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Equipos de Perforación Rotatoria




              Equipos de Perforación Rotatoria


ÍNDICE

     Introducción                                                               3
I. EQUIPOS TERRESTRES                                                           3
     Componentes de un equipo de perforación terrestre                          3
     Mástil                                                                     4
     Consideraciones para el diseño                                             4
     Cálculo de la capacidad del mástil                                         4
     Sistema de energía                                                         5
     Transmisión de energía                                                     6
     Sistema de elevación                                                       7
     Sistema de aparejo de poleas                                               7
     Combinaciones de aparejos                                                  8
     Malacate                                                                   9
     Factor importante en el funcionamiento de un equipo                        9
     Potencia de entrada                                                        10
     Factores de diseño del cable                                               11
     Frenos de fricción del malacate                                            18
     Dimensiones del carrete                                                    19
     Relación de velocidad                                                      20
     Embragues                                                                  22
     Freno auxiliar                                                             24
     Block y cable de perforación                                               26
     El equipo rotatorio                                                        26
     La flecha y mesa rotatoria                                                 27
     Sistema TOP DRIVE                                                          27




                                                                                     1
Equipos de Perforación Rotatoria




         Procedimiento para desmantelar, transportar e instalar equipos de
         perforación convencionales y diesel eléctricos                      28
         Procedimiento para izamiento de mástil                              29
II. UNIDADES MÓVILES DE PERFORACIÓN MARINA                                   29
         Equipos de perforación sumergible (barcaza)                         30
         Plataforma autoelevable (jack-up)                                   30
         Sumisumergibles                                                     32
         Barcos perforadores                                                 34
         Plataformas con piernas tensionadas (TLP)                           34
         Movimiento                                                          36
         Riesgos                                                             37
         Equipos fijos de perforación                                        38
         Capacidad de carga y dimensiones                                    39
         Plataformas fijas protectoras                                       39
         Traslado y armado de las plataformas fijas                          41
         Estructuras aligeradas                                              41
         Glosario                                                            42
         Preguntas y respuestas                                              43
         Equipo de perforación con sus siete paquetes                        45
         Anexo - tabla de equipos                                            46




2
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                                                                                  Equipos de Perforación Rotatoria




                                                      TABLA A.3 EQUIPOS SUMERGIBLES
                                              NOMBRE                CARGA AL DIMENSIONES           TIRANTE ALCANCE PESO DEL  POTENCIA
                       COMPAÑÍA                  DEL                GANCHO                        DE AGUA           EQUIPO


                                                                                                                                                           Equipos de Perforación Rotatoria
                                               EQUIPO                  (LB)        (PIES)           (PIES)   (PIES)  (KLB)     (HP)
                  ATWOOD OCEANICS            RICHMOND               1,000,000 251 X 172 X 128        8 - 70 20,000  14,065 t
                    BEAUDRIL LIMITED         MOLIKPAQ               1,000,000 364 X 3644 X 95      26 -130  20,000  14,065 t
              CANADIAN MARINE DRILLING CANMAR SSDC /MAT             1,300,000 715 X 360 X 128       25 -80  26,000  21,500 t
              GLOBAL MARINE DRILLING CO. GLOMAR BEAUFORT            1,250,000 291 X 274 X 26          55    25,000
                                                SEA I
                    K/S REAL DRILLING      JOHN E. JONES            1,556,000      240 X 54         85       30,000
                       MSDRIL Ltd.           SCANDRILL              1,300,000    212 X 54 X 14     8 - 20    25,000
                 NOBLE DRILLING CORP.      CHUCK SYRING             1,300,000    215 X 72 X 14     9 -22     25,000
                                           GUS ANDROES              1,550,000    209 X 54 X 14      22       30,000
                     OCEANDRIL INC.          PORTAL 40              1,550,000    209 X 54 X 14      20       30,000                        INTRODUCCIÓN                                                               En la figura 1 se presenta la clasificación de los equi-
                       ODEC INC.              BARGE A               1,000,000   196 X 166 X 12      70       25,000                                                                                                   pos que actualmente operan en la industria petrolera.
                                            MR. CHARLIE              760,000     220 X 134 X        40       25,000                1,500
              PENROD DRILLING COMPANY        PORTAL 41              1,550,000    209 X 54 X 14      20       30,000
                                                                                                                                            En ese contexto, los equipos de perforación han evo-
                                             PORTAL 201             1,300,000      186 X 180        85       25,000    2,000 st            lucionado al parejo. Pero en tiempos recientes, los                        I. EQUIPOS TERRESTRES
                    ROWAN CO. INC.              RIG 4                            210 X 54 X 48      20       30,000                3,000   requerimientos para explorar y explotar nuevos ya-
               ROWAN INTERNATIONAL INC. ROWAN FAIRBANKS                            70 X 200         25       25,000
              STA. FE INTERNATIONAL CORP. SWAMP MASTER                           200 X 70 X 14      22       20,000                        cimientos en localizaciones inaccesibles, han dado                         Los equipos terrestres se clasifican en equipos con-
                                               LUTECE               1,025,000    200 X 70 X 14      22       21,000    1,000 t             hincapié para promover el desarrollo tecnológico de                        vencionales y autotransportables. La diferencia es
                     SEDECO FOREX           RAISIS RIG 37           1,025,000    220 X 70 X 14      25       16,000    1,171 t
                                              SEAREX IV             1,555,000    210 X 70 X 14      21       1,800     1,050 t     2,400
                                                                                                                                           los equipos de perforación.
                SONAT OFFS. DRILLING INC.   SONAR DF 77             1,556,000      240 X 54         85       25,000    3,793 st
               TRANSWORLD DRILLING CO.         RIG 47                750,000    242 X 202 X 100     70       25,000    2,000 t             El primer pozo se empezó a per-
                                               RIG 68               1,500,000   235 X 235 X 130     100      25,000    4,000 t
                                                                                                                                           forar en Ebano, SLP el 1 de abril
                                                                                                                                                                ,
                                                                                                                                           de 1901 sin que obtuviera pro-
                                         t=    toneladas                                                                                   ducción considerable. El primer
                                        st =   toneladas cortas
                                        lt =   toneladas largas                                                                            pozo con producción significa-
                                       mt =    toneladas métricas                                                                          tiva ( 1500 Bls/día a 1650 pies de
                                                                                                                                           profundidad), fue localizado por
                                                       TABLA A.4 BARCOS Y BARCAZAS
                                                   NOMBRE       CARGA AL         DIMENSIONES       TIRANTE ALCANCE PESO DELPOTENCIA
                                                                                                                                           el ingeniero mexicano Ezequiel
                         COMPAÑÍA                    DEL        GANCHO                            DE AGUA           EQUIPO                 Ordóñez en el cerro de La Pez.
                                                   EQUIPO          (LB)             (PIES)          (PIES)   (PIES)  (KLB)   (HP)          Brotó el 3 de abril de 1904. Se
               ATLANTIC DRILLING CO. Ltd.        BENLOMOND                       362 X 70 X 22       750    20,000  4,200 lt 2,000
                  ATWOOD OCEANIC               CHANCELLORSVILLE 1,300,000        368 X 70 X 24      1,000   20,000  5,100 lt 2,000
                                                                                                                                           descubre uno de los mejores
                    & SERVICES Ltd.                                                                                                        campos de México y el mundo.
               CANADIAN MARINE DRILLING        CANMAR EXPLORER      1,330,000   377 X 100 X 28      600      25,000    5,614 t     2,000   Hasta la fecha, se han utilizado
                         Ltd.                  CANM. EXPLORER III   1,330,000   490 X 78 X 41      1,000     25,000    7,106 t
                                               CANM. EXPLORER IV    1,330,000   379 X 82 X 28       600      25,000    5,258 t             equipos de perforación muy di-
                    ENERGY SEARCHER             ENERG. SEARCHER     1,250,000   610 X 79 X 39      1,500     25,000    9,200 lt            versos como se observará en el
                    AUSTRALIA PTY. Ltd.                                                                                                    desarrollo de este trabajo.
               ENERGY SERVICE CO. (ENSCO)           ENSCO V          750,000     200 X 80 X 14      110      15,000     1,900 t                                                                Figura 1
                   ESSAR GUJARAT Ltd.            E. DISCOVERER      1,330,000    380 X 70 X 26     1,500     20,000    5,965 st    2,800
                  GREAT ATWOOD Ltd.                BADRINATH                     348 X 70 X 22      600      20,000     6,000 lt           Aquí se describirán los principales componentes de                         que los primeros tienen mayor capacidad en la pro-
                   LAURITZEN OFFSHORE            DAN DUCHESS        1,333,000    484 X 82 X 42     1,000     25,000    11,572 lt   2,400
                                                 DANWOOD ICE                     566 X 71 X 44     1,000     20,000   9,800 mt
                                                                                                                                           los equipos terrestres y marinos. Brevemente se                            fundidad de perforación y los segundos, disponen
                        MARAVEN S.A.                  GP - 9                     199 X 99 X 10      120      15,000     1,500 t            mencionarán sus principales características como:                          de un conjunto de malacate-motores C.I. montados
                                                      GP 11                     200 X 100 X 13      120      15,000   2,632 mt             capacidad mecánica, dimensión del equipo, poten-                           sobre un remolque que se autotransporta. Así, cuen-
                        NEDDRILL                   NEDDRILL II      1,000,000    540 X 89 X 44   90 - 4000   25,000   10,900 mt    3,000
                         ODECO                  OCEAN CLIPPER       1,333,000   270 X 203 X 116    1,500     25,000                        cia, carga máxima y facilidad de transporte.                               ta con mayor facilidad de transporte de una localiza-
                   OIL & NATURAL GAS            SAGAR BHUSHAN       1,400,000      478 X 80        1,000     20,000                                                                                                   ción a otra, pero con menor capacidad en la profun-
                  COMMISSION, INDIA             SAGAR PRABHAT       1,300,000      388 X 72     100 - 1000   20,000    5,480 t
                                                                                                                                           El objetivo es familiarizar al lector con los compo-                       didad de perforación.
                 PETROLEOS MEXICANOS              RÍO PÁNUCO                     381 X 75 X 27      600      25,000
               SANTA FE INTERNATIONAL CO.        REY DEL LAGO        750,000     180 X 70 X 11      100      14,000                        nentes principales de los equipos de perforación,
                   UNDERWATER GAS                    TELESIS         450,000     259 X 44 X 22      210      5,000                  350    así como mostrarle los utilizados en el país y en al-                      Componentes de un equipo de perforación terrestre
                    DEVELOPERS Ltd.
                         U. S. S. R.      MIKHAIL MIRCHINK          1,000,000    486 X 78 X 41      984      21,320    7,245 t
                                                                                                                                           gunas partes del mundo. Estos equipos son terres-
                    VIKING OFFSHORE        VIKING DRILLER           1,000,000    582 X 69 X 39     1,000     30,000    6,799 st    2,000   tres, barcazas, plataformas fijas y autoelevables; bar-                    Un equipo de perforación terrestre cuenta básica-
               PEMBINA EXPLORATIONS Ltd.     MR. CHRIS               500,000     160 X 54 X 12    28 - 220   4,500                         cos, semisumergibles y equipos de reciente tecno-                          mente con los siguientes componentes: sistemas de
                                         t=    toneladas                                                                                   logía, empleados para la perforación de pozos pe-                          elevación y rotación; un mástil que sirve de soporte,
                                        st =   toneladas cortas                                                                            troleros costafuera.                                                       una fuente de potencia, y un sistema de circulación.
                                        lt =   toneladas largas
                                       mt =    toneladas métricas                                                                          * MATT- Se le da ese nombre por el arreglo que es parecido a una mantarraya y que es el conjunto de patas y una plancha de la plataforma
                                                                                                                                           autoelevable que sirve como base de sustentación y que se posiciona en el fondo para elevar el casco a la altura de trabajo.
                                                                                                                                           **TLP Tension Leg Platforms (plataformas con piernas tensionadas)


50                                                                                                                                                                                                                                                                                         3
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                                            Equipos de Perforación Rotatoria




                                                        soportar de lado. El mástil debe soportar el peso de                                       TABLA A.2 EQUIPOS SEMISUMERGIBLES
                                                        la sarta en todo momento, mientras la sarta está sus-                                      NOMBRE       CARGA AL          DIMENSIONES         TIRANTE ALCANCE    PESO DEL POTENCIA
                                                                                                                         COMPAÑÍA                     DEL       GANCHO                               DE AGUA              EQUIPO
                                                        pendida del block de la corona y cuando descansa                                            EQUIPO         (LB)               (PIES)           (PIES)   (PIES)      (KLB)   (HP)
                                                        en la mesa rotaria.                                                                         ACTINIA     1,000,000        270 X 167 X 116       1,500    25,000    3,200 mt
                                                                                                                                                    OMEGA       1,250,000        334 X 210 X 118    230 - 1,500 30,000   3,300 ton.
                                                                                                                        ACTINIA CORP.             BENVRACKIE    1,400,000        355 X 221 X 120        660     25,000
                                                        Las construcciones del mástil son de acero estruc-                                          HUNTER      1,000,000        290 X 200 X 95        1,500    30,000   2,668 st
                                                        tural y pueden ser:                                                                         MARGIE      1,400,000        202 X 182 X 110        600     20,000   2,000 st
                                                                                                                       BEAUDRIL LIMITED             KULLUK      1,400,000           265 X 60          60 - 600  20,000    7,717 t
                                                                                                                       BEN ODECO Ltd           OCEAN BENLOYAL   1,000,000        355 X 221 X 120       1,200    25,000   3,220 mt
                                                        > Portátiles                                               BLANDFORDSHIPPING Co.       BIDEFORD DOLPHIN 1,400,000        354 X 222 X 120       1,518    19,800    2,015 lt
                                                        > Fijos                                                     BOMBAY OFFS.SUPPLIES          BOSS PRITHVI  1,392,000        330 X 205 X 126       1,000    25,000     4,000
                                                                                                                        & SERVICES Ltd.
                                                                                                                    BRITISH PETROLEUM DEV.       SEA EXPLORER      1,300,000     300 X 250 X 130      1,500    25,000     3,500 t
                                                        Consideraciones para el diseño                                 CHINA NATIONAL              NAN HAI 2       1,000,000     355 X 221 X 130      1,475    26,900                   3,000
                                                                                                                     OFFSHORE OIL CORP.            NAN HAI 5                     285 X 223 X 110      1,500    25,000     4,310 t
                                                                                                                                                   NAN HAI 6                     285 X 223 X 110      1,500    25,000      2,350
                                                        1) El mástil debe soportar con seguridad todas las        DIAMOND M OFFSHORE INC.        D. M CENTURY      1,000,000     270 X 173 X 85        800     30,000    2,240 st
                                                        cargas (jalón) o soportar cargas que excedan la                                           D. M EPOCH       1,000,000     290 X 200 X 95       1,200    30,000    2,512 st
                                                        capacidad del cable.                                          DIVING WORKOVERS             AMETHYST         700,000         246 X 165          985     15,000    1,600 mt
                                                                                                                    CONTRACTORS AMETHYST
                                                                                                                          DRIIL MAR S.A.           DRIILMAR 1      1,300,000     270 X 203 X 116      1,500    25,000     4,000 lt
                                                        2) Deberá soportar el empuje máximo de la veloci-            FRED OLSEN OFFSHORE        BORGNY DOLPHIN     1,250,000     363 X 221 X 120      1,500    25,000     2,450 lt
                                                        dad del viento.                                             KOREA DRILLING Co. Ltd.        DOO SUNG          1,000,000   295 X 228 X 116      1,500    25,000     4,000 lt
                                                                                                                            KS ASTERIE                ASTERIE        1,000,000   338 X 325 X 317       660     20,000                 3,000 cv
                                                                                                                   K/S DEEP SEA DRILLING Co.    DEEPSEA BERGEN       1,100,000   303 X 220 X 113      1,500    25,000     2,600 t       3,000
                                                        3) La plataforma de trabajo tiene que estar a la                   K/S HUNTER                HUNTER         450 mt       355 X 221 X 120      1,500    25,000    2,900 mt
                                                                                                                       KS SOUTHERN CROSS        SOUTHERN CROSS     1,000,000     260 X 158 X 95       1,500    20,000    2,000 st
                                                        altura apropiada de las paradas (tramos de tube-              LAURITZEN OFFSHORE         DAN BARONESS      1,300,000        320 X 293          650     25,000    2,000 st
                                                        ría a manejar).                                            (DIV. OF J.L. LAURITZEN A/S)
                                                                                                                          NEDDRILL B.V.            NEDDRILL 6      1,200,000     378 X 260 X 140      1,500    25,000     3,000 t       1,600
                                                                                                                  LOEWS SAN ANTONIO HOTEL        CLIFFS' MARLIN7   1,000,000     222 X 175 X 16       1,000    30,000      4,000
                                                        Cálculo de la capacidad del mástil (CM)                          MAERSK DRILLING          M. JUTLANDER     1,250,000     308 X 233 X 110      1,200    25,000    3,450 mt
                                                                                                                            FORAMER               S. SEA DRILLER                 355 X 221 X 120      1,000    20,000     2,496 lt      2,000
                                                                                                                 GLOMAR MARINE DRILLING CO. GLOMAR BISCAY 1        1,000,000     320 X 266 X 128      1,000    25,000    2,500 st
                                                        Para calcular la capacidad del mástil se emplean las
                                                        fórmulas siguientes:                                                                   TABLA A.2 (CONT.) EQUIPOS SEMISUMERGIBLES
                                                                                                                                                   NOMBRE          CARGA AL       DIMENSIONES        TIRANTE ALCANCE     PESO DEL POTENCIA
                                                                                                                         COMPAÑÍA                    DEL           GANCHO                           DE AGUA               EQUIPO
                                                        Eficiencia (η) = (carga real/carga equivalente) x 100                                       EQUIPO            (LB)            (PIES)          (PIES)   (PIES)      (KLB)    (HP)
      Figura 2 equipo de perforación terrestre.         Capacidad mástil = (Carga suspendida x Núm. de               MIDLAND & SCOTTISH         SINDBAD SAXON      1,330,330        320 X 293         1,000   25,000      2,000 lt
                                                                                                                       RESOURCES PLC
                                                        cables totales)/ ( η x Núm. de cables de la polea via-                                     NYMPHEA         1,000,000      269 X 197 X 118     1,500    25,000    3,200 mt
Mástil:                                                 jera) + peso corona + peso polea viajera.                                               OCEAN BOUNTY       1,000,000     352 X 266 octog.     1,500    25,000                   3,000
Es una estructura de acero con capacidad para so-                                                                                              OCEAN ENDEAVOR      1,254,000     323 X 266 octag.     1,500    25,000
                                                                                                                                                 OCEAN KOKUEI      1,000,000     319 X 266 octag.      600     25,000
portar seguramente todas las cargas verticales, las     Ejemplo                                                        NYMPHEA CORP.            OCEAN VICTORY      1,000,000                           600     25,000
cargas que excedan la capacidad del cable, y el em-                                                                     ODECO INC.               OCEAN DRILLER      952,000      377 X 377 X 377       800     20,000                    750
puje máximo de la velocidad del viento. La platafor-                                                                                            OC. LIBERTADOR     1,000,000        355 X 221          600     25,000                   3,000
                                                        ¿Qué porcentaje de la capacidad ( η ) de diseño del                                     OCEAN NOMAD                      355 X 221 X 120      1,250    25,000    2,250 mt
ma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada     mástil (2 piernas ) puede utilizarse si se tienen seis                                   OCEAN SCOUT       1,000,000        214 X 194         1,000    25,000                   3,000
para sacar la tubería del pozo en secciones de tres     líneas en la polea viajera y ocho líneas en la corona                                   OCEAN TRAVELER     1,000,000      365 X 217 X         1,000    20,000
juntas de tubo (lingadas) que miden aproximada-                                                                         INA NAFTAPLIN              ZAGREB 1                      338 X 326 X 313      1,200    20,000
                                                        con la línea muerta fija a una pierna derecha del            INDUSTRIA PETROLERA          LA MURALLA                     355 X 221 X 120      1,000    25,000     2,500 t       3,000
mente 27m. dependiendo del rango de la tubería.         mástil?                                                         DE CAMPECHE
Se erige sobre una subestructura. Ésta sirve para                                                                   JAPAN DRILLING Co. Ltd        HAKURYU III    1,333,000       331 X 219 X 115      1,000    30,000     4,720 t
                                                                                                                                                  HAKURYU IV     1,330,000       343 X 220 X 115      1,650    30,000     5,500 t
dos propósitos principales, a) soportar el piso de      Datos                                                       JOSAM MARINE INVEST-       HIGH SEAS DRILLER 1,400,000          236 X 207         1,500    25,000    4,100 mt
perforación, así como facilitar espacio para el equi-   T = Tensión en cada cable = W/6                              MENTS/STENA U.K. Ltd.
po y personal y b) proveer espacio debajo del piso                                                                  ODECO / AMPOL / AIDC        OCEAN DIGGER       1,000,000        350 X 217          800     20,000
                                                        Carga total en el mástil = 8T                             PDFJELL DRILLING & CONSUL.    CHRIS CHENERY      1,100,000     270 X 223 X 140       600     25,000    2,200 st       3,000
para alojar los preventores de reventones.                                                                            PAN PRODUCER KS           PAN PRODUCER       1,150,000     332 X 318 X 132       600     20,000
                                                        (T= tensión)                                                 PENROD DRILLING Co.           PENROD 70       1,081,000     245 X 185 X 95        800     30,000     1,785 lt
La subestructura no sólo soporta el peso de la mesa                                                                                                PENROD 73       1,050,000     270 X 200 X 116      1,500    30,000    2,600 mt
                                                                                                                 PERFORADORA MÉXICO                 MÉXICO                          355 X 221         1,000    25,000
rotaria, sino el peso completo de la sarta, cuando      Carga centrada absorbida por cada una de las pier-                                       PETROBRÁSVII      1,400,000     355 X 221 X 120       660     25,000
está suspendida por las cuñas. Los mástiles se cla-     nas del mástil = 6T/2 = 3T                                                               PETROBRAS IX      1,000,000     355 X 226 X 120      1,200    20,000    6,070 t
sifican de acuerdo a su capacidad para soportar car-    Carga de la línea de la cabría o rápida 0.5 T.             PETRÓLEO BRASILEIRO S.A.       PETROBRAS X      1,000,000     343 X 330 X 115      1,200    30,000    2,350 t
                                                                                                                        (PETROBRÁS)              PETROBRAS XIII    1,000,000     302 X 226 X 130      1,200    25,000    2,900 t
gas verticales y a la velocidad del viento que pueda    Carga total en una pierna = carga centrada + carga                                      PETROBRAS XXI      1,300,000     233 X 197 X 108       600     25,000    1,200 st



4                                                                                                                                                                                                                                                    49
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                                             Equipos de Perforación Rotatoria




                                       TABLA A.1 (CONT.) EQUIPOS AUTOELEVABLES                                                  línea muerta + carga línea cabría o rápida                 Carga al ancho   Num. de Factor      Capacidad del mástil
                                          NOMBRE            CARGA AL    DIMENSIONES       TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA     Sustituyendo                                                en toneladas     línea                 un toneladas
          COMPAÑÍA                           DEL            GANCHO                        DE AGUA          EQUIPO                                                                              20             4         8.75                109
                                           EQUIPO             (LB)          (PIES)         (PIES)   (PIES)  (KLB)    (HP)       Carga total en una pierna = 3T + 1T +0.5 T = 4.5T              75             4         8.75                164
                                      ATLAS,FORTUNA                                                                             ( η ) eficiencia = (carga real / carga equivalente) x         100             4         8.75                219
           PETROMAR                        JÚPITER           704,000    172 X 134 X 21      300    19,800    1,820 t    2,300   100 = (8T/9T) x 100 = 88.88 %                                 125             4         8.75                273
                                          ORIZONT                                                                                                                                              50             6         11.25                94
                                                                                                                                                                                               75             6         11.25               141
                                         Y SATURN
                                                                                                                                EJEMPLO                                                       100             6         11.25               188
                                        W.T. ADAMS          1,392,000   243 X 200 X 26      300    25,000    5,192      2,000
                                                                                                                                                                                              125             6         11.25               234
      READING & BATES                   GEORGE H.           1,330,000   180 X 175 X 25      300    25,000   1,700 st    2,000                                                                  50                       13.75
                                                                                                                                ¿Cuál será la capacidad del mástil antes señalado si                          8                              86
                                        GALLOWAY                                                                                                                                               75             8         13.75               129
                                     F.G.McCLINTOCK         1,300,000   230 X 200 X 26      300    25,000   1,865 st            la carga a levantar (carga suspendida) es de 200,000          100             8         13.75               172
   REDWOOD SHIPPING                     MONTREAL I          1,248,000   236 X 236 X 26      370    25,000                       lb y si se cuenta con un arreglo de poleas de seis            125             8         13.75               215
  RINGDAL HOLDING S.A.                 PRODUCTION           1,000,000   195 X 200 X 22      370    20,000    3,200              líneas?                                                        50             10        16.25                81
                                           PIONER                                                                                                                                              75             10        16.25               122
     SMEDVING DRILLING                   WEST BETA          1,400,000   230 X 212 X 27      350    20,000   3,200 mt                                                                          100             10        16.25               163
                                                                                                                                Capacidad mástil = (Carga suspendida x Núm. de                125             10        16.25
         Co. A / S                     WEST GAMMA                       230 X 212 X 27      350             4,000 mt                                                                                                                        203
                                       ARCH ROWAN           1,000,000   243 X 200 X 26      300    25,000    1,600 t    1,504
                                                                                                                                cables totales)/ ( η x Núm. de cables de la polea via-
                                        ROWAN FT.           1,000,000   2447 X 200 X 26     300    25,000    1,600 t            jera) + peso corona + peso polea viajera.                 Tabla 1 datos prácticos para la capacidad del mástil
 ROWAN COMPANIES Inc.                      WORTH
                                     ROWAN ALASKA           1,000,000   247 X 200 X 26      300    20,000    1,600 t            Sustituyendo                                              3.- Sistema diesel eléctrico c.a./c.d
                                     R. GORILLA II,III,IV   1,250,000   297 X 292 X 30      328    30,000    3,200 t                                                                      1.-Los equipos de perforación diesel mecánicos (con-
                                      PERRO NEGRO2          1,300,000     243 X 200         300    21,000   1,520 mt            C.M. = (200 000 lb x 8 )/( 0.88 x 6)+ 6000 lb =           vencional) son aquéllos en que la transmisión de
             SAIPEM                   PERRO NEGRO3          1,350,000     180 X 175         300    20,000   1,905 mt                                                                      energía - desde la toma de fuerza del motor diesel
                                                                                                                                309,030.3 lb
                                      PERRO NEGRO5          1,000,000   200 X 186 X 22      300    25,000    1,500 t                                                                      de combustión interna - hasta la flecha de entrada
  SANTA FE DRILLING Co.                  GALAXY I           2,000,000   237 X 250 X 35      400    30,000     8,300     3,000
                                                                                                                                Cap. del mástil con 4 líneas: Es igual 8.75 la tensión    de la maquinaria de perforación (malacate, rotaria y
  SANTA FE DRILLING Co.               GALVESTON KEY                     247 X 200 X 26      300    25,000     4,671
                                          TRIDENT II        1,250,000   237 X 200 X 26      300    25,000    1,610 st   3,000   del cable (peso al gancho/núm de líneas)                  bombas de lodo), se efectúa a través de convertido-
                                         TRIDENT IX         1,330,000   250 X 246 X 29      400    21,000    2,694 st                                                                     res de torsión, flechas, cadenas, transmisiones, cuya
        SEDCO FOREX                      TRIDENT X          1,392,000   245 X 286 X 24      300    25,000    2,760 st           Cap. del mástil con 6 líneas: Es igual 11.25 la tensión   eficiencia mecánica varía y generalmente anda por
                                         TRIDENT XII        1,400,000   212 X 210 X 26      300    25,000     4,950             del cable (peso al gancho/núm de líneas)                  el orden de 60% promedio (figura 3).
                                      KEY GIBRALTAR         1,000,000   248 X 200 X 26      300    25,000     3,915

                                                                                                                                Cap. del mástil con 8 líneas: Es igual 13.75 la tensión
                                                                                                                                del cable (peso al gancho/núm de líneas)

                                                                                                                                Cap. del mástil con 10 líneas: Es igual 16.25 la ten-                                            GCA- Generador
                                       TABLA A.1 (CONT.) EQUIPOS AUTOELEVABLES                                                  sión del cable (peso al gancho/núm de líneas)                                                         de corriente
                                        NOMBRE              CARGA AL    DIMENSIONES       TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA                                                                                                           alterna
          COMPAÑÍA                        DEL               GANCHO                        DE AGUA          EQUIPO               A continuación se presenta una tabla calculada con
                                         EQUIPO                (LB)         (PIES)         (PIES)   (PIES)  (KLB)    (HP)       la tabla de datos prácticos:                                                                     BBA.1- Bomba de
      SONDENFJELDSKE                   SONAT DF 87          1,392,000   200 X 186 X 22      300    25,000   3,600                                                                                                                       lodos 1
        ENERGY K / S
          TECHFOR        ANDROS                             1,392,000   212 X 210 X 26      300    20,000     4,750                                                                                                              BBA.2- Bomba de
      DRILLING Co., Ltd.
                      TRANSOCEAN 5                          1,000,000   243 X 200 X 26      300    20,000     4,400                                                                                                                     lodos 2
       TRANSWORLD     TRANSWORLD62                          1,050,000   166 X 109 X 20      300    20,000    2,500 t            Sistema de energía
        DRILLING Co.  TRANSWORLD64                          1,500,000   234 X 210 X 26      300    25,000    2,250 t                                                                                                             M-1 - Motor - 1
                        MR. MAC                             1,500,000   297 X 292 X 30      328    25,000    3,250 t            Para llevar a cabo los trabajos de perforación se cuen-
        UNAP            KOLSKAJA                            1,330,000     227 X 262         300    21,000   2,650 mt            tan con tres tipos principales de equipos, de acuer-                                             M-2 - Motor - 2
 WESTERN OCEANIC Inc. WEST. APOLO I                         1,050,000   180 X 175 X 25      300    25,000     3,419             do al sistema generador de potencia:
ZAPATA OFFSHORE Co.     BONITO II                           1,300,000   180 X 175 X 25      300    25,000                                                                                                                        M-3 - Motor - 3
                                                                                                                                1.- Sistema diesel mecánico (convencional)

                                                                                                                                2.- Sistema diesel eléctrico c.d./c.d.
                               t=    toneladas
                              st =   toneladas cortas
                              lt =   toneladas largas                                                                                                                                         Figura 3
                             mt =    toneladas métricas

48                                                                                                                                                                                                                                                    5
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                                              Equipos de Perforación Rotatoria




2.- Los equipos de perforación con sistema c.d./c.d.                  corriente (alterna a directa) scr´s (silicon controlled
usan generadores y motores de corriente directa que                   rectifier). Obtienen una eficiencia de un 98%; cuya
tiene una eficiencia aproximada de un 95%. La efi-                    energía disponible se concentra en una barra común
ciencia real en conjunto con la maquinaria de per-                    (PCR) y puede canalizarse parcial o totalmente a la
foración es de 87.5% debido a pérdidas adicionales                    maquinaria de perforación (rotaria, malacate y bom-
en los requisitos de fuerza de los generadores por                    bas) que se requiera.
inducción en el campo, soplador de enfriamiento,
temperatura en conmutador, escobillas y longitud                      La ventaja de este sistema es tal que, en un mo-
del cable alimentador. En este sistema, la energía                    mento dado y de acuerdo a las necesidades, toda la
disponible se encuentra limitada por la razón de que                  potencia concentrada en las barras podría dirigirse                                     TABLA A.1 (CONT.) EQUIPOS AUTOELEVABLES
sólo un generador c.d. se puede enlazar                               o impulsar al malacate principal teniendo disponi-
                                                                                                                                                                 NOMBRE       CARGA AL    DIMENSIONES       TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA
eléctricamente a un motor c.d. dando por resultado                    ble una potencia de 2000 H.P (Figura 5).
                                                                                                  .                                          COMPAÑÍA              DEL        GANCHO                        DE AGUA          EQUIPO
1600 H.P disponibles para impulsar el malacate (fi-
         .                                                                                                                                                        EQUIPO        (LB)          (PIES)         (PIES)   (PIES)  (KLB)    (HP)
gura 4).                                                                                DIESEL ELECT.                                     MAHINDRA AND              ILE                   230 X 200 X 26      300    20,000
                                                                                            CA/CD                                           MAHINDRA          d'AMSTERDAM
                                                                                                                                                                 MARINE 7     1,400,000   194 X 115 X 20      377    25,000       5,000
                   DIESEL ELECT.                                                                                                           GREAT BRITAIN      MORECAMBE        500,000    243 X 200 X 26      300    10,000       4,881
                                                                                   M1         M2          M3                                                      FLAME
                       CD/CD
                                                                                                                                           NORTH KOREAN         EDNASTAR                    236 X 212         300    25,000
                                                                                                                                            GOVERNMENT
                                                                                   CA         CA          CA                                 ODECO INC.       OCEAN KING      1,000,000   230 X 200 X 26      300    25,000
           M1             M2            M3      M      M
                                                                                                                                                              OCEAN TITAN     1,700,000   230 X 200 X 26      350    25,000      5,151            3,000
                                                                                                                                             ODEBRECHT          NORB II       1,280,000   208 X 178 X 20      300    20,000     3,500 t
                                                CA     CA                                                                                 PERFURACOES Ltda.     NORBE V       1,200,000   204 X 187 X 23      300    20,000     1,500 t
                                                                                             P.C.R.               T                       OIL &NATURAL GAS    SAGAR KIRAN     1,392,000   212 X 210 X 26      300    20,000     3,765 t
       CD            CD             CD                                                                                                    COMIMISION, INDIA  SAGAR GAURAV     1,392,000   221 X 220 X 27      300    20,000     2,813 t
                                                                                                               S. AUX.                                        SAGAR JYOTI     1,392,000   216 X 200 X 22      300    20,000    2,250 mt
                                                                                                                                                             SAGAR PRAGATI    1,392,000   275 X 239 X 22      300    20,000    2,060 mt           2,000
                        C.C.M.                  CA                                                             PCR =Panel Control                              PENROD 53      1,531,200   180 X 167 X 23      300    30,000      2,969
                                                                                                               Room (cuarto de                                 PENROD 60                  230 X 200 X 26      340    30,000      4,261            2,000
                                                                                   CD           CD             control de motores)
                                              S. AUX                                                                                     PENROD DRILLING Co.   PENROD 66      1,000,000   247 X 200 X 26      320    30,000      4,071
                                                                                                               M = Motores                                     PENROD 80      1,044,000   247 X 200 X 26      250    25,000      4,016
                                                                                         B            B        CA = Corriente alterna                          PENROD 81      1,000,000   243 X 200 X 26      250    25,000      4,722
                                                                                         1            2        CD = Corriente directa                          PENROD 82                  243 X 200 X 26      300    25,000      5,150
              CD               CD                                                                              B = Bombas                  PERFORACIONES        AZTECA        1,000,000   208 X 178 X 22      300    25,000     1,500 st
                                             M = Motores                                                       T = Transformador        MARÍTIMAS MEXICANAS      MAYA         1,000,000   208 X 178 X 22      300    25,000     1,800 t
                     B              B        CD = Corriente directa
                                                                                                                                             PERMARGO         CHICHEN ITZA    1,392,000   243 X 200 X 26      300    20,000     4,000 t
                                             CA = Corriente alterna
                     1              2                                                                                                    INTERNATIONAL Corp.   Y UXMAL
                                             CCM = Cuarto de                                                                                                  PETROBRÁS III   1,400,000   225 X 209 X 25      300    25,000
                                                     tablero de                                                                               PETROBRÁS       PETROBRÁS VI    1,000,000   2443 X 200 X 26     300    16,500      3,190
                                                    control                                     MALACATE
                                                                               CD                2100 HP                                                      PETROBRÁS XI    1,000,000   197 X 186 X 23      300    25,000    1,300 mt
                                             B = Bombas                                                                                         PEMEX           HOLKAN                    220 X 190 X 26      300    20,000
                                                                                                                                        PERFORADORA MÉXICO      JALAPA        1,000,000   200 X 186 X 22      300    25,000    1,800 mt
                                                                                        EFICIENCIA = 98 %
                              MALACATE                                  Figura 5
       CD                      2100 HP
                                                                      Transmisión de energía

                 EFICIENCIA = 85 %                                    Se tienen dos métodos comunes utilizados para
       Figura 4
                                                                      transmitir la potencia hasta los componentes de la
                                                                      instalación: el mecánico y el eléctrico. En una insta-
                                                                      lación de transmisión mecánica, la energía se trans-
                                                                      mite desde los motores hasta el malacate, las bom-
3.- Los equipos de perforación con sistema c.a./c.d.                  bas y otra maquinaria. Se hace a través de un en-
(corriente alterna/ corriente directa) están compues-                 samble de distribución que se compone de embra-
tos por generadores de c.a. y por rectificadores de                   gues, uniones, ruedas dentadas, poleas y ejes.

6                                                                                                                                                                                                                                                      47
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                     Equipos de Perforación Rotatoria




ANEXO                                                                                                  En una instalación diesel eléctrica, los motores su-
                                                                                                       ministran energía a grandes generadores que a su
                                                                                                       vez producen electricidad que se transmite por ca-
                                                                                                       bles hasta un dispositivo de distribución y de éste a
                                                                                                       los motores eléctricos que van conectados directa-
                                                                                                       mente al equipo: el malacate, las bombas de lodo y
                                                                                                       la mesa rotaria.

                                   TABLA A.1 EQUIPOS AUTOELEVABLES                                     Una de las ventajas principales del sistema diesel -
                            NOMBRE     CARGA AL    DIMENSIONES     TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA   eléctrico sobre el sistema mecánico - es la elimina-
          COMPAÑÍA             DEL     GANCHO                      DE AGUA          EQUIPO             ción de la transmisión de la central de distribución y la
                            EQUIPO        (LB)          (PIES)      (PIES)   (PIES)   (KLB)   (HP)     transmisión de cadenas, así como la necesidad de ali-
PERFURACAO Ltda/D,inc.    ANDRADEVI    1,000,000   231 X 200 X 26    350    25,000    3,750            near la central de distribución con los motores y el
  ATWOOD OCEANIC          VICKSBURG                248 X 200 X 26    300    25,000   1,800 t  2,000    malacate. Los motores se colocan lejos del piso de
      BROBEKK A/S       NEWBUILDING    1,500,000   243 X 200 X 26    300    25,000    3,250   3,000    instalación, reduciendo así el ruido de los motores.
        BROEVIG          MONTREAL IV                                 300    25,000    3,500
  BUREAU OF MARINE         KAN TAN 2   1,392,000   213 X 212 X 27    300    20,000                     Sistema de elevación
     RIGMAR 300 Ltd       RIGMAR 301   1,400,000   213 X 212 X 27    300    25,000    7,000
   CHILES OFFSHORE         GULFSTAR    1,000,000   208 X 178 X 23    300    30,000    3,000
          CORP.            YUCATAN     1,300,000   180 X 175 X 25    300    25,000    4,200   3,000
                                                                                                       El factor más importante para el diseño es la SARTA
       CINTRA INC.       SHELF DRILLER 1,392,000   216 X 216 X 216   300    25,000                     DE TRABAJO.
       DIAMOND M       DIAMOND M 99    1,330,000   208 X 178 X 23    300    30,000   1,500 t
   DUAL DRILLING Co.           38      1,360,000   180 X 175 X 25    300    25,000    4,200            Diseño del sistema de elevación                                Figura 6
                               41      1,000,000   180 X 175 X 25    300    25,000    5,400
  GALAXY OFFSHORE       LOSSBROCK G.   1,000,000   180 X 175 X 25    300    25,000    4,750            El punto de partida en el diseño de un equipo de            TRABAJO = 136,200 X 0.3 = 40,860 kg-m
GERUDI SATU SDN BHD    PARAMESWARA     1,044,000   212 X 210 X 26    300    25,000    4,950            elevación debe ser el sistema de aparejo de poleas.         Si la carga se levanta en un segundo, se tendrá una
                         G. ADRIATIC   1,300,000   270 X 268 X 28    375    25,000  3,440 st           La potencia en caballos de fuerza (HP) requeridas           potencia que se expresa con la fórmula siguiente:
    GLOBAL MARINE      GLOMAR BALTIC. 1,300,000    270 X 268 X 28    375    25,000  3,440 st
                                                                                                       para levantar las sartas de trabajo se calcula con la
      DRILLING Co.     G. LABRADOR 1   1,300,000   265 X 303 X 24    300    25,000  2,450 st
                                                                                                       siguiente fórmula:                                          POTENCIA = TRABAJO / TIEMPO
                       G.MORAY FIRTH   1,300,000   280 X 321 X 26    325    25,000  3,130 st
                        G. MAIN PASS I 1,300,000   180 X 175 X 25    300    25,000  1,785 st                                                                       TRABAJO = 40860 kg-m
 GRACE OFFSHORE Co.      VANGUARD II   1,000,000      180 X 175      300    25,000    5,400            HP= Fuerza (F) x Velocidad (v)                              POTENCIA = 40860 kg-m/s
  GREAT ATWOOD Ltd.       KEDARNATH                248 X 200 X 26    300    20,000   1,800 t  2,000
    HITECH DRILLING         HITDRILL I 1,392,000   212 X 210 X 26    300    21,000   2,475 t           Si F en Kg y v m/seg y 1HP = 75Kg m/seg=4500Kg              En el cálculo de los caballos de fuerza (HP) que son
   SERVICES INDIA Ltd                                                                                  m/min                                                       necesarios para efectuar el trabajo anterior se desa-
     INA NAFTAPLIN           LABIN     1,000,000   200 X 186 X 23    300   20,000
                                                                                                       HP= Kg X m/seg.      o Kg. X m /min.                        rrolla lo siguiente.
                            PANON       500,000    208 X 172 X 22    300   20,000              2,000             75               4500
    JFP ENERGY, INC.      JFP ELEVEN   1,400,000   236 X 236 X 30    350   25,000   4,000 t                                                                        La unidad normal de potencia es el caballo de fuerza
 LOEWS SAN ANTONIO CLIFFS' MARLIN 6 1,000,000      208 X 178 X 122   300   30,000
                                                                                                       Nota: La fórmula no incluye pérdidas por fricción;          (HP) y se expresa en el sistema métrico como :
      HOTEL Corp.       C. MARLIN 17   1,000,000   157 X 132 X 18    200   20,000     3,798
                       M. ENDEAVOUR    1,000,000   226 X 259 X 27    300   25,000    2,700 t
                                                                                                       cuando éstas se toman en cuenta queda claro que
    MEARSK DRILLING      M. ENDURER    1,000,000   203 X 168 X 22    250   25,000     3,013            las necesidades de potencia serán mucho mayores.            1 caballo fuerza (HP) = 75 kg-m /seg
                          M. VALIANT   1,000,000   219 X 190 X 25    300   25,000   1,800 mt
                                                                                                       Sistema de aparejo de poleas                                HP = (kg-m / seg ) / 75
                                                                                                                                                                   HP = (40860) / 75 = 544.8
                                                                                                       Para reducir la fuerza requerida y sacar la tubería se      HP Requeridos = 544.8
                                                                                                       utiliza el dispositivo mecánico: llamado sistema de
                                                                                                       aparejo de poleas (figura 6).                               En este ejemplo (figura 6), la distancia del recorrido
                                                                                                                                                                   del cable en el malacate es la misma que recorre la
                                                                                                       Ejemplo: de un aparejo de una polea                         carga, dado que el enrollado del cable es directo.

                                                                                                       El peso (W) de la tubería que está dentro de un pozo        En la figura 7 el sistema de elevación es diferente. El
                                                                                                       es de 136,200 Kg y se eleva a 0.3 m. Por lo tanto se        cable se encuentra enrollado alrededor de 3 poleas
                                                                                                       realiza un trabajo que se expresa:                          en la corona y 2 en la polea viajera (anclado a la pier-
                                                                                                       TRABAJO = FUERZA X DISTANCIA                                na del mástil). Sin embargo, se requiere hacer el

46                                                                                                                                                                                                                            7
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                               Equipos de Perforación Rotatoria




                                                                         Trabajo = 34,050 kg x 1.2 m
                                                Poleas en la corona             = 40,860 kg-m
                                                                         Potencia = Trabajo / tiempo
                                                                         Potencia = (40,860 kg-m) / 1 seg.= 40860 kg-m/seg.
                                                          Línea muerta   HP = ( kg-m/seg. ) / 75
                                                                         HP = ( 40860 ) / 75 = 544.8
Línea rápida                                                 Mástil      HP requeridos = 544.8


                                                                         Combinaciones de aparejos

                                                                         El número de poleas y el arreglo del cable a tra-
                                                                         vés de ellos son importantes. Un fenómeno del
                                      Poleas   Viajeras                  sistema de aparejo de poleas es que la carga
                                                                         real en la estructura es mayor que el peso real
                                                                         levantado. Análisis de esfuerzos en el mástil
                                                                         debido a la combinación de aparejos.

                                                                         Con una polea (figura 8)
         Figura 7




   mismo trabajo. Es decir, levantar la tubería a 0.3 m
   en un segundo y conocer los caballos de fuerza (HP)
   necesarios para levantar dicho peso aplicando la
   misma fórmula.

   HP = Fuerza x distancia / (75 x tiempo)

   La distancia que recorre el cable en el malacate
   para levantar a 0.3 m la carga en este sistema (4
   líneas) será:

   Distancia recorrida en el malacate = número de
   líneas x distancia recorrida por la carga.

   Distancia recorrida en el malacate                                        Figura 8
                        = 4 x 0.3 = 1,2 m.

   Fuerza del malacate = Peso de la carga / núm. de
                                                                         Con aparejo de 3 poleas en la corona y 2 viajeras y
   línea del cable aplicando
                                                                         ancla en la pierna del mástil (figura 9)

   Fuerza del malacate =136,200 kg/4 líneas=34,050 kg.
                                                                         Con el mismo número de poleas, pero con el ancla
   Trabajo del malacate =Fuerza x distancia
                                                                         en la polea viajera (figura 10).
                                                                                                                               Figura 50. Equipo de perforación con 7 paquetes.



   8                                                                                                                                                                                                       45
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                                 Equipos de Perforación Rotatoria




2.-¿Para qué es usada y cuál es la capacidad de mo-       8.-¿Qué es una estructura aligerada?                                                                                Malacate:
vimiento de una plataforma autoelevable?                                                                                                                                      Es la unidad de potencia más importante de un equipo.
                                                          Es un equipo de perforación de menor capacidad                                                                      Por lo tanto, su selección requiere de una mayor cuidado
Es una plataforma especial usada para perfora-            que los convencionales y su aplicación es para la                                                                   al adquirir los equipos o, en su caso, al utilizarlos en un
ción y reparación de pozos. Tiene la capacidad            perforación y reparación de pozos costafuera.                                                                       programa específico.
de moverse, de un lugar a otro - por autopropulsión o
remolcadores.                                                                                                                                                                 Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos,
                                                                                                                                                                              pero sus funciones son las mismas. Es un sistema de
3.-En una plataforma semisumergible ¿cuáles son           Bibliografía                                                                                                        levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir
sus principales miembros y cuál es la función de                                                                                                                              la capacidad de carga, a través de un cable enrollado so-
los mismos?                                                                                                                                                                   bre un carrete.
                                                          1. Informe final del proyecto CDC-0406 Asimilación
                                                             de la tecnología de perforación, terminación y re-
Son los cascos inferiores longitudinales (ponto-
                                                             paración de pozos en aguas profundas, Instituto
nes). Se encuentran sumergidos. Esto permite in-
                                                             Mexicano del Petróleo,1999.                                          w w w w w w 6
crementar el periodo fundamental en sustentación                                                                                   + +   +    +   + = w
de la estructura, evitando la resonancia con el                                                                                   4 4 4 4 4 4 4
oleaje. También reduce los cambios laterales ge-          2. Manual Offshore Operations, Ron Baker en cola-
                                                                                                                                         3
nerados por dicho oleaje.                                    boración con International Association of Drilling                        =   w = 1.5w
                                                             Contractors Houston, Texas y Petroleum Industry                             2
                                                                                                                      Figura 9
4.-¿Cuál es la característica principal y la desventaja      Training Service Canada, 1985.
de los barcos perforadores?
                                                          3. Revista Técnica World Oil octubre de 1999, Vol.                                                Línea
                                                                                                                                                            muerta
Son los más móviles de todas las unidades de per-            220 No.10.                                                  Línea rápida
foración marina. También son los menos producti-
vos. La configuración que les permite alta movili-        4. Revista Técnica HART´S E&P de enero del 2000.
dad, les resta eficiencia al perforar debido a su su-
perficie de contacto con el mar. Desarrollan respues-
                                                          5. Revista Técnica HART´S E&P Supplement de
tas muy grandes de movimiento vertical.
                                                             1999.                                                                      Poleas   Viajeras                      Figura 11 Malacate.
5.-¿Cuál es la diferencia de una plataforma con pier-
                                                          6. Revista Técnica Advances FMC, de 1997.                                                                           El malacate está instalado en una estructura de acero rígi-
nas tensionadas (TLP) a una semisumergible?
                                                                                                                                                                              da. Esto permite que pueda transportarse con facilidad
                                                                                                                                                                              de una localización a otra. (Ver figura 11).
La plataforma TLP se encuentra anclada al fondo           7. Revista Técnica PEMEX Catálogo general de ser-
por medio de elementos verticales y de una estruc-           vicios del 2000.                                         Figura 10
                                                                                                                                                                              Considerando que todos los componentes de un equipo
tura fabricada de acero estructural y cimentada me-
                                                                                                                         w w w w w w 6w                                       son adecuados, la capacidad del equipo se limita a la car-
diante pilotes. También se usa para perforar, recu-       8. Información Técnica recopilada de la SS Mata                 + + + + +  =   = 1.2 w                              ga que el malacate pueda levantar y sostener con seguri-
perar y producir pozos, casi en forma simultánea.             Redonda, 1999.                                             5 5 5 5 5 5   5                                      dad.

6.-¿Cuál es la característica de los equipos fijos de                                                             Conclusiones :                                              Con el propósito de obtener un diseño balanceado del
perforación?                                                                                                                                                                  equipo que beneficie en un menor costo y una vida útil
                                                                                                                  1. La carga real ejercida sobre el mástil es mayor que la   mayor de éste, se deberán analizar con cuidado los si-
La característica es que se encuentran asentados so-                                                                 carga por levantar.                                      guientes factores:
bre el suelo marino, y consisten de estructuras me-
tálicas y/o concreto, que se extienden desde el le-                                                               2. A medida que aumenta el número de poleas, disminu-       Factores importantes en el funcionamiento de un equi-
cho marino hasta la superficie.                                                                                      ye la carga real sobre el mástil.                        po:

                                                                                                                  3. Fijar la línea muerta sobre la polea viajera reduce la      •   Potencia de entrada
7.-¿Cuáles son los componentes de una platafor-                                                                                                                                  •   Factores de diseño del cable
ma fija?                                                                                                             carga en el mástil.                                         •   Frenos de fricción del malacate
      Subestructura                                                                                                                                                              •   Dimensiones del carrete
                                                                                                                  4. El uso de poleas disminuye la fuerza necesaria entre        •   Relación de velocidad
      Módulo                                                                                                                                                                     •   Embrague de fricción
      Superestructura                                                                                                las líneas para mover una carga dada.
                                                                                                                                                                                 •   Freno auxiliar (Hidromático)


44                                                                                                                                                                                                                                        9
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                         Equipos de Perforación Rotatoria




Potencia de entrada                                     La potencia nominal de los malacates se establece      DESPLAZAMIENTO: Peso
                                                        para velocidades al gancho con 8 líneas en la polea    KM L: Altura metacéntrica longitudinal arriba de la
Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y causa         viajera:                                                     quilla.
un desplazamiento se dice que la fuerza realiza un                                                             K:    Quilla.
trabajo.                                                Vg = 90 a 120 pie/min.                                 KG:   Distancia vertical de la quilla al centro de flo
                                                                                                                     tación.
T = F x d.                                              Originado por los cambios tecnológicos en la perfo-    M:    Metacentro
                                                        ración, cada vez es menor el número de viajes re-      KM T: Altura metacéntrica transversal arriba de la
Las unidades usadas para medir el trabajo mecáni-       queridos para perforar un pozo. Por lo tanto, la im-         quilla.
co cuando la fuerza de una libra actúa a través de      portancia de la velocidad económica del gancho ha      MH1": Momento para inclinar una pulgada.
una distancia de un pie será:                           disminuido; en consecuencia, podemos aceptar ope-      MT1": Momento para bajar o subir una pulgada.
                                                        rar con velocidades menores en periodos cortos.        TP1": Toneladas por pulgada de inmersión.
Lb - pie                                                                                                       GZ:   Brazo de palanca de inclinación.                       Figura 48. Transporte de equipos aligerados.
                                                        En la gráfica 1 se observa como varía el caballaje     G:    Localización del centro de gravedad.
La velocidad con que se realiza el trabajo representa   requerido en función de la velocidad de extracción.
la potencia.                                                                                                   Momento de recuperación: Desplazamiento multi-
                                                                                                               plicado por GZ.
POT = (F x d)/t

Un caballo de fuerza (HP) es una
unidad de potencia. Se dice que
se desarrolla un HP cuando se
efectúa un trabajo de 33,000 lb-
pie en un minuto ( o sea 550 lb-
pie en 1 segundo)

HP = (F x d)/(t x 33000)

La potencia que se utiliza en el                                                                                                                                           Figura 49. Plataformas de perforación y repara-
gancho de la polea se represen-                                                                                                                                            ción Akal-P.
ta:
                                                                                                                                                                        K: Constante, definida por la agencia reguladora.
                                       Gráfica 1                                                                                                                        Equipos fijos de perforación.
Pot. al gancho = Wg x Vg/33000

Wg = Peso total levantado en el gancho ( lb )                                                                                                                           Preguntas y respuestas
                                                        En la gráfica 2 se observa que al aumentar el peso,
Vg = Velocidad de la tubería en el gancho ( pie/min)    aumenta el tiempo de izaje (disminuye la velocidad)                                                             1.-¿Cuál es la clasificación de los equipos marinos?
                                                                                                                                                                        Plataformas fijas:
33000 = Factor= 550 lbs-pie/seg x 60 seg.                                                                                                                                      Octápodos
                                                        Ejemplo 1:                                                                                                             Tetrápodos
Pérdidas de potencia en el malacate.                                                                                                                                           Trípodes
                                                        Calcular la potencia en HP de un malacate que le-         Figura 47. Super Sundowner Akal-L.                           Estructuras aligeradas
Se pierde por fricción en: transmisión + en cadenas     vantará un peso de 200,000 lb a una altura de 90
de rodillo + en los rodamientos.                        pies en un tiempo de 1 min. , sin considerar pérdi-    Momento de inclinación: Momento de volteo pro-           Plataformas autoelevables:
                                                        das.                                                   ducido por el viento.                                          Piernas independientes
Sistemas de poleas + Rozamiento con el cable.                                                                                                                                 Mat
                                                        HP = F x d/(t x 33000)                                 Ángulo de inundación: Ángulo de inclinación al cual
Pot. a manejar = pot. al gancho/eficiencia              HP = (200,000 x 90)/(1 x 33,000)                       el agua entrará al casco a través de una abertura.       Flotantes:
                                                          = (18,000,000/33,000) = 545.45                                                                                      Barco perforador
La eficiencia a manejar se puede establecer de                                                                 Segunda intersección: Segundo cruce de las curvas              Semisumergible
E= 75 a 80%                                             Ejemplo 2:                                             de momentos de recuperación e inclinación.                     TLP


10                                                                                                                                                                                                                                43
Equipos de Perforación Rotatoria                                                                                                                                                                                                                     Equipos de Perforación Rotatoria




                           UBICACIÓN DE CONDUCTORES                                                                                                                                                                           Factores de diseño del cable(1)
                           EN PLATAFORMA TETRAPODOS

                                                                                                                                                                                                                              El cable es un elemento de transmisión
  N                            1        2         3                                                                                                                                                                           entre: el sistema de potencia y el tra-
                                                                                                                                                                                                                              bajo de levantamiento del aparejo. Este
                               4            5     6                                                                                                                                                                           cable se enrolla y desenrolla sobre el
                                                                                                                                                                                                                              carrete del malacate para operar el sis-
                                                                                                                                                                                                                              tema de poleas. En esta operación el
                                                                                                                                                                                                                              cable se somete a condiciones muy se-
                                                                       Figura 45. Transporte de una plataforma fija.
                                                                                                                                                                                                                              veras, más que cualquier elemento del
                                                                                                                                                                                                                              sistema de potencia.

                                                                                                                                                                                                                              El cable es doblado y desdoblado
                                       H
                                                                                                                                                                                                                              cuando corre sobre las poleas y se
                                                                                                                                                                                                                              enrolla y desenrolla en el carrete so-
                                                                                                                                                                                                                              metiéndose a: rozamiento, escoriado,
                                                                                                                                                                                                                              vibrado, torcido, compresión y esti-
   Figura 43 Ubicación de Conductores de un Tetrápodo.                                                                                                                                                                        rado. Estos factores se dan en su am-
                                                                                                                                                                                                                              biente abrasivo y de pobre lubrica-
                                                                                                                                                                                                                              ción. Por ello, se le debe de aplicar un
       PAQUETE                     PESO               DIMENSIONES                                                                                                                                                             FACTOR DE SEGURIDAD DE DISEÑO.

                                   (Ton.)                 (m)                                                                                                                                                                 La resistencia de un cable depende de
                                                                                                                                                                                                                              su: construcción, resistencia del ma-
 Habitacional                 590               19.50X18.5X6.92                                                                                                                                                               terial y diámetro. El cable que normal-
                                                                                                                                                                                                                              mente se usa tiene una construcción
                                                                        Figura 46. Armado de una plataforma fija.              Grafica 2                                                                                      clasificada como 6 X 19 Seale con
 Presas                       69                3.20X18.0X6.71
                                                                                                                                                                                                                              centro de cable independiente.
                                                                    te son el patio de tuberías con 3 generadores
 Líquidos                     65                3.20X18.29X5.49                                                            Calcular la capacidad de un malacate que levantará                            El número 6, se refiere al número de madejas que
                                                                    Stewar Stevenson de 1875 kva, Marathon y cuar-
                                                                                                                           una carga (Wg) de 200,000 lb a una velocidad de                               rodean el núcleo de cable de acero independiente.
                                                                    to de control; grúa de 80 ton, la cual se instala
                                                                                                                           extracción (Vg) de 90 pies/min. si su eficiencia de                           El número 19, indica que cada madeja tiene 19 alam-
 Maquinas                     480               10.36X21.33X6.71    con apoyo de la grúa del complejo de producción,
                                                                                                                           transmisión (E) es del 80%                                                    bres: un alambre central rodeado por nueve alam-
                                                                    4 contenedores con conexiones rápidas y man-
                                                                    gueras (Ver figura 47.)                                                                                                              bres delgados y éstos a su vez por nueve alambres
 Almacenamiento               374               7.32X21.33X6.71                                                            HP teórica = Wg x Vg/(33,000)                                                 más gruesos.
                                                                                                                           HP teórica = (200,000 x 90)/ 33,000
                                                                    Para efectuar los cambios de localizaciones de
                                                                                                                                     = 545.45
 Bombas                       330               7.93X21.33X6.71     estos equipos entre plataformas, no se requiere
                                                                    el apoyo del barco grúa. Las unidades que com-
                                                                                                                           Como se tiene una eficiencia de 80% la potencia
                                                                    ponen el equipo se bajan a un barco abastecedor
 Perforación                  540               13.72X17.68X11.16                                                          requerida será :
                                                                    con el apoyo de la grúa del mismo equipo. (Ver
                                                                    figura 48 y 49).                                       HP requerida = 546/ 0.80 = 682.5
Figura 44
                                                                    El tiempo de armado de la subestructura y mástil M-    La capacidad del malacate es 683 HP
                                                                    400 HUAT con capacidad de 400,000 lbs es de 1 día
El tercer nivel cuenta con el equipo de perforación,                y el del Top Drive de 750 HP es de 3 horas aproxima-   Nota: Para una potencia determinada, la carga le-
malacate con unidad de potencia eléctrica, mástil                   damente. El riel guía es telescópico.                  vantada es inversamente proporcional a la veloci-
telescópico de 3 etapas con Top Drive instalado,                                                                           dad de levantamiento.
manifold de estrangulación y bomba koomey.                          Glosario:
                                                                    Calado: Profundidad del casco sumergido.               V1 / V2 = W2 / W1                                                                                              Figura 12
El equipo auxiliar es un paquete de máquinas. Se                    LCB: Centro de flotación longitudinal.                 Esto significa que:
divide en cuatro secciones. Las partes del paque-                   VCB: Centro de flotación vertical.                     A velocidad menor - mayor carga
                                                                                                                           A velocidad mayor - menor carga
                                                                                                                           (1) Boletín API RP PB Prácticas recomendadas en la aplicación, cuidado y uso del cable de acero para servicio petrolero 1957 (traducción al español y al
                                                                                                                           sistema métrico decimal por Cables Mexicanos, S.A. con autorización del American Petroleum Institute).

42                                                                                                                                                                                                                                                                            11
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  • 1. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria ÍNDICE Introducción 3 I. EQUIPOS TERRESTRES 3 Componentes de un equipo de perforación terrestre 3 Mástil 4 Consideraciones para el diseño 4 Cálculo de la capacidad del mástil 4 Sistema de energía 5 Transmisión de energía 6 Sistema de elevación 7 Sistema de aparejo de poleas 7 Combinaciones de aparejos 8 Malacate 9 Factor importante en el funcionamiento de un equipo 9 Potencia de entrada 10 Factores de diseño del cable 11 Frenos de fricción del malacate 18 Dimensiones del carrete 19 Relación de velocidad 20 Embragues 22 Freno auxiliar 24 Block y cable de perforación 26 El equipo rotatorio 26 La flecha y mesa rotatoria 27 Sistema TOP DRIVE 27 1
  • 2. Equipos de Perforación Rotatoria Procedimiento para desmantelar, transportar e instalar equipos de perforación convencionales y diesel eléctricos 28 Procedimiento para izamiento de mástil 29 II. UNIDADES MÓVILES DE PERFORACIÓN MARINA 29 Equipos de perforación sumergible (barcaza) 30 Plataforma autoelevable (jack-up) 30 Sumisumergibles 32 Barcos perforadores 34 Plataformas con piernas tensionadas (TLP) 34 Movimiento 36 Riesgos 37 Equipos fijos de perforación 38 Capacidad de carga y dimensiones 39 Plataformas fijas protectoras 39 Traslado y armado de las plataformas fijas 41 Estructuras aligeradas 41 Glosario 42 Preguntas y respuestas 43 Equipo de perforación con sus siete paquetes 45 Anexo - tabla de equipos 46 2
  • 3. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria TABLA A.3 EQUIPOS SUMERGIBLES NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO Equipos de Perforación Rotatoria EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) ATWOOD OCEANICS RICHMOND 1,000,000 251 X 172 X 128 8 - 70 20,000 14,065 t BEAUDRIL LIMITED MOLIKPAQ 1,000,000 364 X 3644 X 95 26 -130 20,000 14,065 t CANADIAN MARINE DRILLING CANMAR SSDC /MAT 1,300,000 715 X 360 X 128 25 -80 26,000 21,500 t GLOBAL MARINE DRILLING CO. GLOMAR BEAUFORT 1,250,000 291 X 274 X 26 55 25,000 SEA I K/S REAL DRILLING JOHN E. JONES 1,556,000 240 X 54 85 30,000 MSDRIL Ltd. SCANDRILL 1,300,000 212 X 54 X 14 8 - 20 25,000 NOBLE DRILLING CORP. CHUCK SYRING 1,300,000 215 X 72 X 14 9 -22 25,000 GUS ANDROES 1,550,000 209 X 54 X 14 22 30,000 OCEANDRIL INC. PORTAL 40 1,550,000 209 X 54 X 14 20 30,000 INTRODUCCIÓN En la figura 1 se presenta la clasificación de los equi- ODEC INC. BARGE A 1,000,000 196 X 166 X 12 70 25,000 pos que actualmente operan en la industria petrolera. MR. CHARLIE 760,000 220 X 134 X 40 25,000 1,500 PENROD DRILLING COMPANY PORTAL 41 1,550,000 209 X 54 X 14 20 30,000 En ese contexto, los equipos de perforación han evo- PORTAL 201 1,300,000 186 X 180 85 25,000 2,000 st lucionado al parejo. Pero en tiempos recientes, los I. EQUIPOS TERRESTRES ROWAN CO. INC. RIG 4 210 X 54 X 48 20 30,000 3,000 requerimientos para explorar y explotar nuevos ya- ROWAN INTERNATIONAL INC. ROWAN FAIRBANKS 70 X 200 25 25,000 STA. FE INTERNATIONAL CORP. SWAMP MASTER 200 X 70 X 14 22 20,000 cimientos en localizaciones inaccesibles, han dado Los equipos terrestres se clasifican en equipos con- LUTECE 1,025,000 200 X 70 X 14 22 21,000 1,000 t hincapié para promover el desarrollo tecnológico de vencionales y autotransportables. La diferencia es SEDECO FOREX RAISIS RIG 37 1,025,000 220 X 70 X 14 25 16,000 1,171 t SEAREX IV 1,555,000 210 X 70 X 14 21 1,800 1,050 t 2,400 los equipos de perforación. SONAT OFFS. DRILLING INC. SONAR DF 77 1,556,000 240 X 54 85 25,000 3,793 st TRANSWORLD DRILLING CO. RIG 47 750,000 242 X 202 X 100 70 25,000 2,000 t El primer pozo se empezó a per- RIG 68 1,500,000 235 X 235 X 130 100 25,000 4,000 t forar en Ebano, SLP el 1 de abril , de 1901 sin que obtuviera pro- t= toneladas ducción considerable. El primer st = toneladas cortas lt = toneladas largas pozo con producción significa- mt = toneladas métricas tiva ( 1500 Bls/día a 1650 pies de profundidad), fue localizado por TABLA A.4 BARCOS Y BARCAZAS NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DELPOTENCIA el ingeniero mexicano Ezequiel COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO Ordóñez en el cerro de La Pez. EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) Brotó el 3 de abril de 1904. Se ATLANTIC DRILLING CO. Ltd. BENLOMOND 362 X 70 X 22 750 20,000 4,200 lt 2,000 ATWOOD OCEANIC CHANCELLORSVILLE 1,300,000 368 X 70 X 24 1,000 20,000 5,100 lt 2,000 descubre uno de los mejores & SERVICES Ltd. campos de México y el mundo. CANADIAN MARINE DRILLING CANMAR EXPLORER 1,330,000 377 X 100 X 28 600 25,000 5,614 t 2,000 Hasta la fecha, se han utilizado Ltd. CANM. EXPLORER III 1,330,000 490 X 78 X 41 1,000 25,000 7,106 t CANM. EXPLORER IV 1,330,000 379 X 82 X 28 600 25,000 5,258 t equipos de perforación muy di- ENERGY SEARCHER ENERG. SEARCHER 1,250,000 610 X 79 X 39 1,500 25,000 9,200 lt versos como se observará en el AUSTRALIA PTY. Ltd. desarrollo de este trabajo. ENERGY SERVICE CO. (ENSCO) ENSCO V 750,000 200 X 80 X 14 110 15,000 1,900 t Figura 1 ESSAR GUJARAT Ltd. E. DISCOVERER 1,330,000 380 X 70 X 26 1,500 20,000 5,965 st 2,800 GREAT ATWOOD Ltd. BADRINATH 348 X 70 X 22 600 20,000 6,000 lt Aquí se describirán los principales componentes de que los primeros tienen mayor capacidad en la pro- LAURITZEN OFFSHORE DAN DUCHESS 1,333,000 484 X 82 X 42 1,000 25,000 11,572 lt 2,400 DANWOOD ICE 566 X 71 X 44 1,000 20,000 9,800 mt los equipos terrestres y marinos. Brevemente se fundidad de perforación y los segundos, disponen MARAVEN S.A. GP - 9 199 X 99 X 10 120 15,000 1,500 t mencionarán sus principales características como: de un conjunto de malacate-motores C.I. montados GP 11 200 X 100 X 13 120 15,000 2,632 mt capacidad mecánica, dimensión del equipo, poten- sobre un remolque que se autotransporta. Así, cuen- NEDDRILL NEDDRILL II 1,000,000 540 X 89 X 44 90 - 4000 25,000 10,900 mt 3,000 ODECO OCEAN CLIPPER 1,333,000 270 X 203 X 116 1,500 25,000 cia, carga máxima y facilidad de transporte. ta con mayor facilidad de transporte de una localiza- OIL & NATURAL GAS SAGAR BHUSHAN 1,400,000 478 X 80 1,000 20,000 ción a otra, pero con menor capacidad en la profun- COMMISSION, INDIA SAGAR PRABHAT 1,300,000 388 X 72 100 - 1000 20,000 5,480 t El objetivo es familiarizar al lector con los compo- didad de perforación. PETROLEOS MEXICANOS RÍO PÁNUCO 381 X 75 X 27 600 25,000 SANTA FE INTERNATIONAL CO. REY DEL LAGO 750,000 180 X 70 X 11 100 14,000 nentes principales de los equipos de perforación, UNDERWATER GAS TELESIS 450,000 259 X 44 X 22 210 5,000 350 así como mostrarle los utilizados en el país y en al- Componentes de un equipo de perforación terrestre DEVELOPERS Ltd. U. S. S. R. MIKHAIL MIRCHINK 1,000,000 486 X 78 X 41 984 21,320 7,245 t gunas partes del mundo. Estos equipos son terres- VIKING OFFSHORE VIKING DRILLER 1,000,000 582 X 69 X 39 1,000 30,000 6,799 st 2,000 tres, barcazas, plataformas fijas y autoelevables; bar- Un equipo de perforación terrestre cuenta básica- PEMBINA EXPLORATIONS Ltd. MR. CHRIS 500,000 160 X 54 X 12 28 - 220 4,500 cos, semisumergibles y equipos de reciente tecno- mente con los siguientes componentes: sistemas de t= toneladas logía, empleados para la perforación de pozos pe- elevación y rotación; un mástil que sirve de soporte, st = toneladas cortas troleros costafuera. una fuente de potencia, y un sistema de circulación. lt = toneladas largas mt = toneladas métricas * MATT- Se le da ese nombre por el arreglo que es parecido a una mantarraya y que es el conjunto de patas y una plancha de la plataforma autoelevable que sirve como base de sustentación y que se posiciona en el fondo para elevar el casco a la altura de trabajo. **TLP Tension Leg Platforms (plataformas con piernas tensionadas) 50 3
  • 4. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria soportar de lado. El mástil debe soportar el peso de TABLA A.2 EQUIPOS SEMISUMERGIBLES la sarta en todo momento, mientras la sarta está sus- NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO pendida del block de la corona y cuando descansa EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) en la mesa rotaria. ACTINIA 1,000,000 270 X 167 X 116 1,500 25,000 3,200 mt OMEGA 1,250,000 334 X 210 X 118 230 - 1,500 30,000 3,300 ton. ACTINIA CORP. BENVRACKIE 1,400,000 355 X 221 X 120 660 25,000 Las construcciones del mástil son de acero estruc- HUNTER 1,000,000 290 X 200 X 95 1,500 30,000 2,668 st tural y pueden ser: MARGIE 1,400,000 202 X 182 X 110 600 20,000 2,000 st BEAUDRIL LIMITED KULLUK 1,400,000 265 X 60 60 - 600 20,000 7,717 t BEN ODECO Ltd OCEAN BENLOYAL 1,000,000 355 X 221 X 120 1,200 25,000 3,220 mt > Portátiles BLANDFORDSHIPPING Co. BIDEFORD DOLPHIN 1,400,000 354 X 222 X 120 1,518 19,800 2,015 lt > Fijos BOMBAY OFFS.SUPPLIES BOSS PRITHVI 1,392,000 330 X 205 X 126 1,000 25,000 4,000 & SERVICES Ltd. BRITISH PETROLEUM DEV. SEA EXPLORER 1,300,000 300 X 250 X 130 1,500 25,000 3,500 t Consideraciones para el diseño CHINA NATIONAL NAN HAI 2 1,000,000 355 X 221 X 130 1,475 26,900 3,000 OFFSHORE OIL CORP. NAN HAI 5 285 X 223 X 110 1,500 25,000 4,310 t NAN HAI 6 285 X 223 X 110 1,500 25,000 2,350 1) El mástil debe soportar con seguridad todas las DIAMOND M OFFSHORE INC. D. M CENTURY 1,000,000 270 X 173 X 85 800 30,000 2,240 st cargas (jalón) o soportar cargas que excedan la D. M EPOCH 1,000,000 290 X 200 X 95 1,200 30,000 2,512 st capacidad del cable. DIVING WORKOVERS AMETHYST 700,000 246 X 165 985 15,000 1,600 mt CONTRACTORS AMETHYST DRIIL MAR S.A. DRIILMAR 1 1,300,000 270 X 203 X 116 1,500 25,000 4,000 lt 2) Deberá soportar el empuje máximo de la veloci- FRED OLSEN OFFSHORE BORGNY DOLPHIN 1,250,000 363 X 221 X 120 1,500 25,000 2,450 lt dad del viento. KOREA DRILLING Co. Ltd. DOO SUNG 1,000,000 295 X 228 X 116 1,500 25,000 4,000 lt KS ASTERIE ASTERIE 1,000,000 338 X 325 X 317 660 20,000 3,000 cv K/S DEEP SEA DRILLING Co. DEEPSEA BERGEN 1,100,000 303 X 220 X 113 1,500 25,000 2,600 t 3,000 3) La plataforma de trabajo tiene que estar a la K/S HUNTER HUNTER 450 mt 355 X 221 X 120 1,500 25,000 2,900 mt KS SOUTHERN CROSS SOUTHERN CROSS 1,000,000 260 X 158 X 95 1,500 20,000 2,000 st altura apropiada de las paradas (tramos de tube- LAURITZEN OFFSHORE DAN BARONESS 1,300,000 320 X 293 650 25,000 2,000 st ría a manejar). (DIV. OF J.L. LAURITZEN A/S) NEDDRILL B.V. NEDDRILL 6 1,200,000 378 X 260 X 140 1,500 25,000 3,000 t 1,600 LOEWS SAN ANTONIO HOTEL CLIFFS' MARLIN7 1,000,000 222 X 175 X 16 1,000 30,000 4,000 Cálculo de la capacidad del mástil (CM) MAERSK DRILLING M. JUTLANDER 1,250,000 308 X 233 X 110 1,200 25,000 3,450 mt FORAMER S. SEA DRILLER 355 X 221 X 120 1,000 20,000 2,496 lt 2,000 GLOMAR MARINE DRILLING CO. GLOMAR BISCAY 1 1,000,000 320 X 266 X 128 1,000 25,000 2,500 st Para calcular la capacidad del mástil se emplean las fórmulas siguientes: TABLA A.2 (CONT.) EQUIPOS SEMISUMERGIBLES NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO Eficiencia (η) = (carga real/carga equivalente) x 100 EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) Figura 2 equipo de perforación terrestre. Capacidad mástil = (Carga suspendida x Núm. de MIDLAND & SCOTTISH SINDBAD SAXON 1,330,330 320 X 293 1,000 25,000 2,000 lt RESOURCES PLC cables totales)/ ( η x Núm. de cables de la polea via- NYMPHEA 1,000,000 269 X 197 X 118 1,500 25,000 3,200 mt Mástil: jera) + peso corona + peso polea viajera. OCEAN BOUNTY 1,000,000 352 X 266 octog. 1,500 25,000 3,000 Es una estructura de acero con capacidad para so- OCEAN ENDEAVOR 1,254,000 323 X 266 octag. 1,500 25,000 OCEAN KOKUEI 1,000,000 319 X 266 octag. 600 25,000 portar seguramente todas las cargas verticales, las Ejemplo NYMPHEA CORP. OCEAN VICTORY 1,000,000 600 25,000 cargas que excedan la capacidad del cable, y el em- ODECO INC. OCEAN DRILLER 952,000 377 X 377 X 377 800 20,000 750 puje máximo de la velocidad del viento. La platafor- OC. LIBERTADOR 1,000,000 355 X 221 600 25,000 3,000 ¿Qué porcentaje de la capacidad ( η ) de diseño del OCEAN NOMAD 355 X 221 X 120 1,250 25,000 2,250 mt ma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada mástil (2 piernas ) puede utilizarse si se tienen seis OCEAN SCOUT 1,000,000 214 X 194 1,000 25,000 3,000 para sacar la tubería del pozo en secciones de tres líneas en la polea viajera y ocho líneas en la corona OCEAN TRAVELER 1,000,000 365 X 217 X 1,000 20,000 juntas de tubo (lingadas) que miden aproximada- INA NAFTAPLIN ZAGREB 1 338 X 326 X 313 1,200 20,000 con la línea muerta fija a una pierna derecha del INDUSTRIA PETROLERA LA MURALLA 355 X 221 X 120 1,000 25,000 2,500 t 3,000 mente 27m. dependiendo del rango de la tubería. mástil? DE CAMPECHE Se erige sobre una subestructura. Ésta sirve para JAPAN DRILLING Co. Ltd HAKURYU III 1,333,000 331 X 219 X 115 1,000 30,000 4,720 t HAKURYU IV 1,330,000 343 X 220 X 115 1,650 30,000 5,500 t dos propósitos principales, a) soportar el piso de Datos JOSAM MARINE INVEST- HIGH SEAS DRILLER 1,400,000 236 X 207 1,500 25,000 4,100 mt perforación, así como facilitar espacio para el equi- T = Tensión en cada cable = W/6 MENTS/STENA U.K. Ltd. po y personal y b) proveer espacio debajo del piso ODECO / AMPOL / AIDC OCEAN DIGGER 1,000,000 350 X 217 800 20,000 Carga total en el mástil = 8T PDFJELL DRILLING & CONSUL. CHRIS CHENERY 1,100,000 270 X 223 X 140 600 25,000 2,200 st 3,000 para alojar los preventores de reventones. PAN PRODUCER KS PAN PRODUCER 1,150,000 332 X 318 X 132 600 20,000 (T= tensión) PENROD DRILLING Co. PENROD 70 1,081,000 245 X 185 X 95 800 30,000 1,785 lt La subestructura no sólo soporta el peso de la mesa PENROD 73 1,050,000 270 X 200 X 116 1,500 30,000 2,600 mt PERFORADORA MÉXICO MÉXICO 355 X 221 1,000 25,000 rotaria, sino el peso completo de la sarta, cuando Carga centrada absorbida por cada una de las pier- PETROBRÁSVII 1,400,000 355 X 221 X 120 660 25,000 está suspendida por las cuñas. Los mástiles se cla- nas del mástil = 6T/2 = 3T PETROBRAS IX 1,000,000 355 X 226 X 120 1,200 20,000 6,070 t sifican de acuerdo a su capacidad para soportar car- Carga de la línea de la cabría o rápida 0.5 T. PETRÓLEO BRASILEIRO S.A. PETROBRAS X 1,000,000 343 X 330 X 115 1,200 30,000 2,350 t (PETROBRÁS) PETROBRAS XIII 1,000,000 302 X 226 X 130 1,200 25,000 2,900 t gas verticales y a la velocidad del viento que pueda Carga total en una pierna = carga centrada + carga PETROBRAS XXI 1,300,000 233 X 197 X 108 600 25,000 1,200 st 4 49
  • 5. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria TABLA A.1 (CONT.) EQUIPOS AUTOELEVABLES línea muerta + carga línea cabría o rápida Carga al ancho Num. de Factor Capacidad del mástil NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA Sustituyendo en toneladas línea un toneladas COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO 20 4 8.75 109 EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) Carga total en una pierna = 3T + 1T +0.5 T = 4.5T 75 4 8.75 164 ATLAS,FORTUNA ( η ) eficiencia = (carga real / carga equivalente) x 100 4 8.75 219 PETROMAR JÚPITER 704,000 172 X 134 X 21 300 19,800 1,820 t 2,300 100 = (8T/9T) x 100 = 88.88 % 125 4 8.75 273 ORIZONT 50 6 11.25 94 75 6 11.25 141 Y SATURN EJEMPLO 100 6 11.25 188 W.T. ADAMS 1,392,000 243 X 200 X 26 300 25,000 5,192 2,000 125 6 11.25 234 READING & BATES GEORGE H. 1,330,000 180 X 175 X 25 300 25,000 1,700 st 2,000 50 13.75 ¿Cuál será la capacidad del mástil antes señalado si 8 86 GALLOWAY 75 8 13.75 129 F.G.McCLINTOCK 1,300,000 230 X 200 X 26 300 25,000 1,865 st la carga a levantar (carga suspendida) es de 200,000 100 8 13.75 172 REDWOOD SHIPPING MONTREAL I 1,248,000 236 X 236 X 26 370 25,000 lb y si se cuenta con un arreglo de poleas de seis 125 8 13.75 215 RINGDAL HOLDING S.A. PRODUCTION 1,000,000 195 X 200 X 22 370 20,000 3,200 líneas? 50 10 16.25 81 PIONER 75 10 16.25 122 SMEDVING DRILLING WEST BETA 1,400,000 230 X 212 X 27 350 20,000 3,200 mt 100 10 16.25 163 Capacidad mástil = (Carga suspendida x Núm. de 125 10 16.25 Co. A / S WEST GAMMA 230 X 212 X 27 350 4,000 mt 203 ARCH ROWAN 1,000,000 243 X 200 X 26 300 25,000 1,600 t 1,504 cables totales)/ ( η x Núm. de cables de la polea via- ROWAN FT. 1,000,000 2447 X 200 X 26 300 25,000 1,600 t jera) + peso corona + peso polea viajera. Tabla 1 datos prácticos para la capacidad del mástil ROWAN COMPANIES Inc. WORTH ROWAN ALASKA 1,000,000 247 X 200 X 26 300 20,000 1,600 t Sustituyendo 3.- Sistema diesel eléctrico c.a./c.d R. GORILLA II,III,IV 1,250,000 297 X 292 X 30 328 30,000 3,200 t 1.-Los equipos de perforación diesel mecánicos (con- PERRO NEGRO2 1,300,000 243 X 200 300 21,000 1,520 mt C.M. = (200 000 lb x 8 )/( 0.88 x 6)+ 6000 lb = vencional) son aquéllos en que la transmisión de SAIPEM PERRO NEGRO3 1,350,000 180 X 175 300 20,000 1,905 mt energía - desde la toma de fuerza del motor diesel 309,030.3 lb PERRO NEGRO5 1,000,000 200 X 186 X 22 300 25,000 1,500 t de combustión interna - hasta la flecha de entrada SANTA FE DRILLING Co. GALAXY I 2,000,000 237 X 250 X 35 400 30,000 8,300 3,000 Cap. del mástil con 4 líneas: Es igual 8.75 la tensión de la maquinaria de perforación (malacate, rotaria y SANTA FE DRILLING Co. GALVESTON KEY 247 X 200 X 26 300 25,000 4,671 TRIDENT II 1,250,000 237 X 200 X 26 300 25,000 1,610 st 3,000 del cable (peso al gancho/núm de líneas) bombas de lodo), se efectúa a través de convertido- TRIDENT IX 1,330,000 250 X 246 X 29 400 21,000 2,694 st res de torsión, flechas, cadenas, transmisiones, cuya SEDCO FOREX TRIDENT X 1,392,000 245 X 286 X 24 300 25,000 2,760 st Cap. del mástil con 6 líneas: Es igual 11.25 la tensión eficiencia mecánica varía y generalmente anda por TRIDENT XII 1,400,000 212 X 210 X 26 300 25,000 4,950 del cable (peso al gancho/núm de líneas) el orden de 60% promedio (figura 3). KEY GIBRALTAR 1,000,000 248 X 200 X 26 300 25,000 3,915 Cap. del mástil con 8 líneas: Es igual 13.75 la tensión del cable (peso al gancho/núm de líneas) Cap. del mástil con 10 líneas: Es igual 16.25 la ten- GCA- Generador TABLA A.1 (CONT.) EQUIPOS AUTOELEVABLES sión del cable (peso al gancho/núm de líneas) de corriente NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA alterna COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO A continuación se presenta una tabla calculada con EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) la tabla de datos prácticos: BBA.1- Bomba de SONDENFJELDSKE SONAT DF 87 1,392,000 200 X 186 X 22 300 25,000 3,600 lodos 1 ENERGY K / S TECHFOR ANDROS 1,392,000 212 X 210 X 26 300 20,000 4,750 BBA.2- Bomba de DRILLING Co., Ltd. TRANSOCEAN 5 1,000,000 243 X 200 X 26 300 20,000 4,400 lodos 2 TRANSWORLD TRANSWORLD62 1,050,000 166 X 109 X 20 300 20,000 2,500 t Sistema de energía DRILLING Co. TRANSWORLD64 1,500,000 234 X 210 X 26 300 25,000 2,250 t M-1 - Motor - 1 MR. MAC 1,500,000 297 X 292 X 30 328 25,000 3,250 t Para llevar a cabo los trabajos de perforación se cuen- UNAP KOLSKAJA 1,330,000 227 X 262 300 21,000 2,650 mt tan con tres tipos principales de equipos, de acuer- M-2 - Motor - 2 WESTERN OCEANIC Inc. WEST. APOLO I 1,050,000 180 X 175 X 25 300 25,000 3,419 do al sistema generador de potencia: ZAPATA OFFSHORE Co. BONITO II 1,300,000 180 X 175 X 25 300 25,000 M-3 - Motor - 3 1.- Sistema diesel mecánico (convencional) 2.- Sistema diesel eléctrico c.d./c.d. t= toneladas st = toneladas cortas lt = toneladas largas Figura 3 mt = toneladas métricas 48 5
  • 6. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria 2.- Los equipos de perforación con sistema c.d./c.d. corriente (alterna a directa) scr´s (silicon controlled usan generadores y motores de corriente directa que rectifier). Obtienen una eficiencia de un 98%; cuya tiene una eficiencia aproximada de un 95%. La efi- energía disponible se concentra en una barra común ciencia real en conjunto con la maquinaria de per- (PCR) y puede canalizarse parcial o totalmente a la foración es de 87.5% debido a pérdidas adicionales maquinaria de perforación (rotaria, malacate y bom- en los requisitos de fuerza de los generadores por bas) que se requiera. inducción en el campo, soplador de enfriamiento, temperatura en conmutador, escobillas y longitud La ventaja de este sistema es tal que, en un mo- del cable alimentador. En este sistema, la energía mento dado y de acuerdo a las necesidades, toda la disponible se encuentra limitada por la razón de que potencia concentrada en las barras podría dirigirse TABLA A.1 (CONT.) EQUIPOS AUTOELEVABLES sólo un generador c.d. se puede enlazar o impulsar al malacate principal teniendo disponi- NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA eléctricamente a un motor c.d. dando por resultado ble una potencia de 2000 H.P (Figura 5). . COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO 1600 H.P disponibles para impulsar el malacate (fi- . EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) gura 4). DIESEL ELECT. MAHINDRA AND ILE 230 X 200 X 26 300 20,000 CA/CD MAHINDRA d'AMSTERDAM MARINE 7 1,400,000 194 X 115 X 20 377 25,000 5,000 DIESEL ELECT. GREAT BRITAIN MORECAMBE 500,000 243 X 200 X 26 300 10,000 4,881 M1 M2 M3 FLAME CD/CD NORTH KOREAN EDNASTAR 236 X 212 300 25,000 GOVERNMENT CA CA CA ODECO INC. OCEAN KING 1,000,000 230 X 200 X 26 300 25,000 M1 M2 M3 M M OCEAN TITAN 1,700,000 230 X 200 X 26 350 25,000 5,151 3,000 ODEBRECHT NORB II 1,280,000 208 X 178 X 20 300 20,000 3,500 t CA CA PERFURACOES Ltda. NORBE V 1,200,000 204 X 187 X 23 300 20,000 1,500 t P.C.R. T OIL &NATURAL GAS SAGAR KIRAN 1,392,000 212 X 210 X 26 300 20,000 3,765 t CD CD CD COMIMISION, INDIA SAGAR GAURAV 1,392,000 221 X 220 X 27 300 20,000 2,813 t S. AUX. SAGAR JYOTI 1,392,000 216 X 200 X 22 300 20,000 2,250 mt SAGAR PRAGATI 1,392,000 275 X 239 X 22 300 20,000 2,060 mt 2,000 C.C.M. CA PCR =Panel Control PENROD 53 1,531,200 180 X 167 X 23 300 30,000 2,969 Room (cuarto de PENROD 60 230 X 200 X 26 340 30,000 4,261 2,000 CD CD control de motores) S. AUX PENROD DRILLING Co. PENROD 66 1,000,000 247 X 200 X 26 320 30,000 4,071 M = Motores PENROD 80 1,044,000 247 X 200 X 26 250 25,000 4,016 B B CA = Corriente alterna PENROD 81 1,000,000 243 X 200 X 26 250 25,000 4,722 1 2 CD = Corriente directa PENROD 82 243 X 200 X 26 300 25,000 5,150 CD CD B = Bombas PERFORACIONES AZTECA 1,000,000 208 X 178 X 22 300 25,000 1,500 st M = Motores T = Transformador MARÍTIMAS MEXICANAS MAYA 1,000,000 208 X 178 X 22 300 25,000 1,800 t B B CD = Corriente directa PERMARGO CHICHEN ITZA 1,392,000 243 X 200 X 26 300 20,000 4,000 t CA = Corriente alterna 1 2 INTERNATIONAL Corp. Y UXMAL CCM = Cuarto de PETROBRÁS III 1,400,000 225 X 209 X 25 300 25,000 tablero de PETROBRÁS PETROBRÁS VI 1,000,000 2443 X 200 X 26 300 16,500 3,190 control MALACATE CD 2100 HP PETROBRÁS XI 1,000,000 197 X 186 X 23 300 25,000 1,300 mt B = Bombas PEMEX HOLKAN 220 X 190 X 26 300 20,000 PERFORADORA MÉXICO JALAPA 1,000,000 200 X 186 X 22 300 25,000 1,800 mt EFICIENCIA = 98 % MALACATE Figura 5 CD 2100 HP Transmisión de energía EFICIENCIA = 85 % Se tienen dos métodos comunes utilizados para Figura 4 transmitir la potencia hasta los componentes de la instalación: el mecánico y el eléctrico. En una insta- lación de transmisión mecánica, la energía se trans- mite desde los motores hasta el malacate, las bom- 3.- Los equipos de perforación con sistema c.a./c.d. bas y otra maquinaria. Se hace a través de un en- (corriente alterna/ corriente directa) están compues- samble de distribución que se compone de embra- tos por generadores de c.a. y por rectificadores de gues, uniones, ruedas dentadas, poleas y ejes. 6 47
  • 7. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria ANEXO En una instalación diesel eléctrica, los motores su- ministran energía a grandes generadores que a su vez producen electricidad que se transmite por ca- bles hasta un dispositivo de distribución y de éste a los motores eléctricos que van conectados directa- mente al equipo: el malacate, las bombas de lodo y la mesa rotaria. TABLA A.1 EQUIPOS AUTOELEVABLES Una de las ventajas principales del sistema diesel - NOMBRE CARGA AL DIMENSIONES TIRANTE ALCANCE PESO DEL POTENCIA eléctrico sobre el sistema mecánico - es la elimina- COMPAÑÍA DEL GANCHO DE AGUA EQUIPO ción de la transmisión de la central de distribución y la EQUIPO (LB) (PIES) (PIES) (PIES) (KLB) (HP) transmisión de cadenas, así como la necesidad de ali- PERFURACAO Ltda/D,inc. ANDRADEVI 1,000,000 231 X 200 X 26 350 25,000 3,750 near la central de distribución con los motores y el ATWOOD OCEANIC VICKSBURG 248 X 200 X 26 300 25,000 1,800 t 2,000 malacate. Los motores se colocan lejos del piso de BROBEKK A/S NEWBUILDING 1,500,000 243 X 200 X 26 300 25,000 3,250 3,000 instalación, reduciendo así el ruido de los motores. BROEVIG MONTREAL IV 300 25,000 3,500 BUREAU OF MARINE KAN TAN 2 1,392,000 213 X 212 X 27 300 20,000 Sistema de elevación RIGMAR 300 Ltd RIGMAR 301 1,400,000 213 X 212 X 27 300 25,000 7,000 CHILES OFFSHORE GULFSTAR 1,000,000 208 X 178 X 23 300 30,000 3,000 CORP. YUCATAN 1,300,000 180 X 175 X 25 300 25,000 4,200 3,000 El factor más importante para el diseño es la SARTA CINTRA INC. SHELF DRILLER 1,392,000 216 X 216 X 216 300 25,000 DE TRABAJO. DIAMOND M DIAMOND M 99 1,330,000 208 X 178 X 23 300 30,000 1,500 t DUAL DRILLING Co. 38 1,360,000 180 X 175 X 25 300 25,000 4,200 Diseño del sistema de elevación Figura 6 41 1,000,000 180 X 175 X 25 300 25,000 5,400 GALAXY OFFSHORE LOSSBROCK G. 1,000,000 180 X 175 X 25 300 25,000 4,750 El punto de partida en el diseño de un equipo de TRABAJO = 136,200 X 0.3 = 40,860 kg-m GERUDI SATU SDN BHD PARAMESWARA 1,044,000 212 X 210 X 26 300 25,000 4,950 elevación debe ser el sistema de aparejo de poleas. Si la carga se levanta en un segundo, se tendrá una G. ADRIATIC 1,300,000 270 X 268 X 28 375 25,000 3,440 st La potencia en caballos de fuerza (HP) requeridas potencia que se expresa con la fórmula siguiente: GLOBAL MARINE GLOMAR BALTIC. 1,300,000 270 X 268 X 28 375 25,000 3,440 st para levantar las sartas de trabajo se calcula con la DRILLING Co. G. LABRADOR 1 1,300,000 265 X 303 X 24 300 25,000 2,450 st siguiente fórmula: POTENCIA = TRABAJO / TIEMPO G.MORAY FIRTH 1,300,000 280 X 321 X 26 325 25,000 3,130 st G. MAIN PASS I 1,300,000 180 X 175 X 25 300 25,000 1,785 st TRABAJO = 40860 kg-m GRACE OFFSHORE Co. VANGUARD II 1,000,000 180 X 175 300 25,000 5,400 HP= Fuerza (F) x Velocidad (v) POTENCIA = 40860 kg-m/s GREAT ATWOOD Ltd. KEDARNATH 248 X 200 X 26 300 20,000 1,800 t 2,000 HITECH DRILLING HITDRILL I 1,392,000 212 X 210 X 26 300 21,000 2,475 t Si F en Kg y v m/seg y 1HP = 75Kg m/seg=4500Kg En el cálculo de los caballos de fuerza (HP) que son SERVICES INDIA Ltd m/min necesarios para efectuar el trabajo anterior se desa- INA NAFTAPLIN LABIN 1,000,000 200 X 186 X 23 300 20,000 HP= Kg X m/seg. o Kg. X m /min. rrolla lo siguiente. PANON 500,000 208 X 172 X 22 300 20,000 2,000 75 4500 JFP ENERGY, INC. JFP ELEVEN 1,400,000 236 X 236 X 30 350 25,000 4,000 t La unidad normal de potencia es el caballo de fuerza LOEWS SAN ANTONIO CLIFFS' MARLIN 6 1,000,000 208 X 178 X 122 300 30,000 Nota: La fórmula no incluye pérdidas por fricción; (HP) y se expresa en el sistema métrico como : HOTEL Corp. C. MARLIN 17 1,000,000 157 X 132 X 18 200 20,000 3,798 M. ENDEAVOUR 1,000,000 226 X 259 X 27 300 25,000 2,700 t cuando éstas se toman en cuenta queda claro que MEARSK DRILLING M. ENDURER 1,000,000 203 X 168 X 22 250 25,000 3,013 las necesidades de potencia serán mucho mayores. 1 caballo fuerza (HP) = 75 kg-m /seg M. VALIANT 1,000,000 219 X 190 X 25 300 25,000 1,800 mt Sistema de aparejo de poleas HP = (kg-m / seg ) / 75 HP = (40860) / 75 = 544.8 Para reducir la fuerza requerida y sacar la tubería se HP Requeridos = 544.8 utiliza el dispositivo mecánico: llamado sistema de aparejo de poleas (figura 6). En este ejemplo (figura 6), la distancia del recorrido del cable en el malacate es la misma que recorre la Ejemplo: de un aparejo de una polea carga, dado que el enrollado del cable es directo. El peso (W) de la tubería que está dentro de un pozo En la figura 7 el sistema de elevación es diferente. El es de 136,200 Kg y se eleva a 0.3 m. Por lo tanto se cable se encuentra enrollado alrededor de 3 poleas realiza un trabajo que se expresa: en la corona y 2 en la polea viajera (anclado a la pier- TRABAJO = FUERZA X DISTANCIA na del mástil). Sin embargo, se requiere hacer el 46 7
  • 8. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria Trabajo = 34,050 kg x 1.2 m Poleas en la corona = 40,860 kg-m Potencia = Trabajo / tiempo Potencia = (40,860 kg-m) / 1 seg.= 40860 kg-m/seg. Línea muerta HP = ( kg-m/seg. ) / 75 HP = ( 40860 ) / 75 = 544.8 Línea rápida Mástil HP requeridos = 544.8 Combinaciones de aparejos El número de poleas y el arreglo del cable a tra- vés de ellos son importantes. Un fenómeno del Poleas Viajeras sistema de aparejo de poleas es que la carga real en la estructura es mayor que el peso real levantado. Análisis de esfuerzos en el mástil debido a la combinación de aparejos. Con una polea (figura 8) Figura 7 mismo trabajo. Es decir, levantar la tubería a 0.3 m en un segundo y conocer los caballos de fuerza (HP) necesarios para levantar dicho peso aplicando la misma fórmula. HP = Fuerza x distancia / (75 x tiempo) La distancia que recorre el cable en el malacate para levantar a 0.3 m la carga en este sistema (4 líneas) será: Distancia recorrida en el malacate = número de líneas x distancia recorrida por la carga. Distancia recorrida en el malacate Figura 8 = 4 x 0.3 = 1,2 m. Fuerza del malacate = Peso de la carga / núm. de Con aparejo de 3 poleas en la corona y 2 viajeras y línea del cable aplicando ancla en la pierna del mástil (figura 9) Fuerza del malacate =136,200 kg/4 líneas=34,050 kg. Con el mismo número de poleas, pero con el ancla Trabajo del malacate =Fuerza x distancia en la polea viajera (figura 10). Figura 50. Equipo de perforación con 7 paquetes. 8 45
  • 9. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria 2.-¿Para qué es usada y cuál es la capacidad de mo- 8.-¿Qué es una estructura aligerada? Malacate: vimiento de una plataforma autoelevable? Es la unidad de potencia más importante de un equipo. Es un equipo de perforación de menor capacidad Por lo tanto, su selección requiere de una mayor cuidado Es una plataforma especial usada para perfora- que los convencionales y su aplicación es para la al adquirir los equipos o, en su caso, al utilizarlos en un ción y reparación de pozos. Tiene la capacidad perforación y reparación de pozos costafuera. programa específico. de moverse, de un lugar a otro - por autopropulsión o remolcadores. Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos, pero sus funciones son las mismas. Es un sistema de 3.-En una plataforma semisumergible ¿cuáles son Bibliografía levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir sus principales miembros y cuál es la función de la capacidad de carga, a través de un cable enrollado so- los mismos? bre un carrete. 1. Informe final del proyecto CDC-0406 Asimilación de la tecnología de perforación, terminación y re- Son los cascos inferiores longitudinales (ponto- paración de pozos en aguas profundas, Instituto nes). Se encuentran sumergidos. Esto permite in- Mexicano del Petróleo,1999. w w w w w w 6 crementar el periodo fundamental en sustentación + + + + + = w de la estructura, evitando la resonancia con el 4 4 4 4 4 4 4 oleaje. También reduce los cambios laterales ge- 2. Manual Offshore Operations, Ron Baker en cola- 3 nerados por dicho oleaje. boración con International Association of Drilling = w = 1.5w Contractors Houston, Texas y Petroleum Industry 2 Figura 9 4.-¿Cuál es la característica principal y la desventaja Training Service Canada, 1985. de los barcos perforadores? 3. Revista Técnica World Oil octubre de 1999, Vol. Línea muerta Son los más móviles de todas las unidades de per- 220 No.10. Línea rápida foración marina. También son los menos producti- vos. La configuración que les permite alta movili- 4. Revista Técnica HART´S E&P de enero del 2000. dad, les resta eficiencia al perforar debido a su su- perficie de contacto con el mar. Desarrollan respues- 5. Revista Técnica HART´S E&P Supplement de tas muy grandes de movimiento vertical. 1999. Poleas Viajeras Figura 11 Malacate. 5.-¿Cuál es la diferencia de una plataforma con pier- 6. Revista Técnica Advances FMC, de 1997. El malacate está instalado en una estructura de acero rígi- nas tensionadas (TLP) a una semisumergible? da. Esto permite que pueda transportarse con facilidad de una localización a otra. (Ver figura 11). La plataforma TLP se encuentra anclada al fondo 7. Revista Técnica PEMEX Catálogo general de ser- por medio de elementos verticales y de una estruc- vicios del 2000. Figura 10 Considerando que todos los componentes de un equipo tura fabricada de acero estructural y cimentada me- w w w w w w 6w son adecuados, la capacidad del equipo se limita a la car- diante pilotes. También se usa para perforar, recu- 8. Información Técnica recopilada de la SS Mata + + + + + = = 1.2 w ga que el malacate pueda levantar y sostener con seguri- perar y producir pozos, casi en forma simultánea. Redonda, 1999. 5 5 5 5 5 5 5 dad. 6.-¿Cuál es la característica de los equipos fijos de Conclusiones : Con el propósito de obtener un diseño balanceado del perforación? equipo que beneficie en un menor costo y una vida útil 1. La carga real ejercida sobre el mástil es mayor que la mayor de éste, se deberán analizar con cuidado los si- La característica es que se encuentran asentados so- carga por levantar. guientes factores: bre el suelo marino, y consisten de estructuras me- tálicas y/o concreto, que se extienden desde el le- 2. A medida que aumenta el número de poleas, disminu- Factores importantes en el funcionamiento de un equi- cho marino hasta la superficie. ye la carga real sobre el mástil. po: 3. Fijar la línea muerta sobre la polea viajera reduce la • Potencia de entrada 7.-¿Cuáles son los componentes de una platafor- • Factores de diseño del cable ma fija? carga en el mástil. • Frenos de fricción del malacate Subestructura • Dimensiones del carrete 4. El uso de poleas disminuye la fuerza necesaria entre • Relación de velocidad Módulo • Embrague de fricción Superestructura las líneas para mover una carga dada. • Freno auxiliar (Hidromático) 44 9
  • 10. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria Potencia de entrada La potencia nominal de los malacates se establece DESPLAZAMIENTO: Peso para velocidades al gancho con 8 líneas en la polea KM L: Altura metacéntrica longitudinal arriba de la Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y causa viajera: quilla. un desplazamiento se dice que la fuerza realiza un K: Quilla. trabajo. Vg = 90 a 120 pie/min. KG: Distancia vertical de la quilla al centro de flo tación. T = F x d. Originado por los cambios tecnológicos en la perfo- M: Metacentro ración, cada vez es menor el número de viajes re- KM T: Altura metacéntrica transversal arriba de la Las unidades usadas para medir el trabajo mecáni- queridos para perforar un pozo. Por lo tanto, la im- quilla. co cuando la fuerza de una libra actúa a través de portancia de la velocidad económica del gancho ha MH1": Momento para inclinar una pulgada. una distancia de un pie será: disminuido; en consecuencia, podemos aceptar ope- MT1": Momento para bajar o subir una pulgada. rar con velocidades menores en periodos cortos. TP1": Toneladas por pulgada de inmersión. Lb - pie GZ: Brazo de palanca de inclinación. Figura 48. Transporte de equipos aligerados. En la gráfica 1 se observa como varía el caballaje G: Localización del centro de gravedad. La velocidad con que se realiza el trabajo representa requerido en función de la velocidad de extracción. la potencia. Momento de recuperación: Desplazamiento multi- plicado por GZ. POT = (F x d)/t Un caballo de fuerza (HP) es una unidad de potencia. Se dice que se desarrolla un HP cuando se efectúa un trabajo de 33,000 lb- pie en un minuto ( o sea 550 lb- pie en 1 segundo) HP = (F x d)/(t x 33000) La potencia que se utiliza en el Figura 49. Plataformas de perforación y repara- gancho de la polea se represen- ción Akal-P. ta: K: Constante, definida por la agencia reguladora. Gráfica 1 Equipos fijos de perforación. Pot. al gancho = Wg x Vg/33000 Wg = Peso total levantado en el gancho ( lb ) Preguntas y respuestas En la gráfica 2 se observa que al aumentar el peso, Vg = Velocidad de la tubería en el gancho ( pie/min) aumenta el tiempo de izaje (disminuye la velocidad) 1.-¿Cuál es la clasificación de los equipos marinos? Plataformas fijas: 33000 = Factor= 550 lbs-pie/seg x 60 seg. Octápodos Ejemplo 1: Tetrápodos Pérdidas de potencia en el malacate. Trípodes Calcular la potencia en HP de un malacate que le- Figura 47. Super Sundowner Akal-L. Estructuras aligeradas Se pierde por fricción en: transmisión + en cadenas vantará un peso de 200,000 lb a una altura de 90 de rodillo + en los rodamientos. pies en un tiempo de 1 min. , sin considerar pérdi- Momento de inclinación: Momento de volteo pro- Plataformas autoelevables: das. ducido por el viento. Piernas independientes Sistemas de poleas + Rozamiento con el cable. Mat HP = F x d/(t x 33000) Ángulo de inundación: Ángulo de inclinación al cual Pot. a manejar = pot. al gancho/eficiencia HP = (200,000 x 90)/(1 x 33,000) el agua entrará al casco a través de una abertura. Flotantes: = (18,000,000/33,000) = 545.45 Barco perforador La eficiencia a manejar se puede establecer de Segunda intersección: Segundo cruce de las curvas Semisumergible E= 75 a 80% Ejemplo 2: de momentos de recuperación e inclinación. TLP 10 43
  • 11. Equipos de Perforación Rotatoria Equipos de Perforación Rotatoria UBICACIÓN DE CONDUCTORES Factores de diseño del cable(1) EN PLATAFORMA TETRAPODOS El cable es un elemento de transmisión N 1 2 3 entre: el sistema de potencia y el tra- bajo de levantamiento del aparejo. Este 4 5 6 cable se enrolla y desenrolla sobre el carrete del malacate para operar el sis- tema de poleas. En esta operación el cable se somete a condiciones muy se- Figura 45. Transporte de una plataforma fija. veras, más que cualquier elemento del sistema de potencia. El cable es doblado y desdoblado H cuando corre sobre las poleas y se enrolla y desenrolla en el carrete so- metiéndose a: rozamiento, escoriado, vibrado, torcido, compresión y esti- Figura 43 Ubicación de Conductores de un Tetrápodo. rado. Estos factores se dan en su am- biente abrasivo y de pobre lubrica- ción. Por ello, se le debe de aplicar un PAQUETE PESO DIMENSIONES FACTOR DE SEGURIDAD DE DISEÑO. (Ton.) (m) La resistencia de un cable depende de su: construcción, resistencia del ma- Habitacional 590 19.50X18.5X6.92 terial y diámetro. El cable que normal- mente se usa tiene una construcción Figura 46. Armado de una plataforma fija. Grafica 2 clasificada como 6 X 19 Seale con Presas 69 3.20X18.0X6.71 centro de cable independiente. te son el patio de tuberías con 3 generadores Líquidos 65 3.20X18.29X5.49 Calcular la capacidad de un malacate que levantará El número 6, se refiere al número de madejas que Stewar Stevenson de 1875 kva, Marathon y cuar- una carga (Wg) de 200,000 lb a una velocidad de rodean el núcleo de cable de acero independiente. to de control; grúa de 80 ton, la cual se instala extracción (Vg) de 90 pies/min. si su eficiencia de El número 19, indica que cada madeja tiene 19 alam- Maquinas 480 10.36X21.33X6.71 con apoyo de la grúa del complejo de producción, transmisión (E) es del 80% bres: un alambre central rodeado por nueve alam- 4 contenedores con conexiones rápidas y man- gueras (Ver figura 47.) bres delgados y éstos a su vez por nueve alambres Almacenamiento 374 7.32X21.33X6.71 HP teórica = Wg x Vg/(33,000) más gruesos. HP teórica = (200,000 x 90)/ 33,000 Para efectuar los cambios de localizaciones de = 545.45 Bombas 330 7.93X21.33X6.71 estos equipos entre plataformas, no se requiere el apoyo del barco grúa. Las unidades que com- Como se tiene una eficiencia de 80% la potencia ponen el equipo se bajan a un barco abastecedor Perforación 540 13.72X17.68X11.16 requerida será : con el apoyo de la grúa del mismo equipo. (Ver figura 48 y 49). HP requerida = 546/ 0.80 = 682.5 Figura 44 El tiempo de armado de la subestructura y mástil M- La capacidad del malacate es 683 HP 400 HUAT con capacidad de 400,000 lbs es de 1 día El tercer nivel cuenta con el equipo de perforación, y el del Top Drive de 750 HP es de 3 horas aproxima- Nota: Para una potencia determinada, la carga le- malacate con unidad de potencia eléctrica, mástil damente. El riel guía es telescópico. vantada es inversamente proporcional a la veloci- telescópico de 3 etapas con Top Drive instalado, dad de levantamiento. manifold de estrangulación y bomba koomey. Glosario: Calado: Profundidad del casco sumergido. V1 / V2 = W2 / W1 Figura 12 El equipo auxiliar es un paquete de máquinas. Se LCB: Centro de flotación longitudinal. Esto significa que: divide en cuatro secciones. Las partes del paque- VCB: Centro de flotación vertical. A velocidad menor - mayor carga A velocidad mayor - menor carga (1) Boletín API RP PB Prácticas recomendadas en la aplicación, cuidado y uso del cable de acero para servicio petrolero 1957 (traducción al español y al sistema métrico decimal por Cables Mexicanos, S.A. con autorización del American Petroleum Institute). 42 11