PERFORACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS PDF

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Ubicación: Manzana 12, Lote 18. Col: Tomás Garrido Canabal. Comalcalco, Tabasco. Tel: 01 (933) 33-4-70-50 MANUAL DE CAPACITACIÓN Y DESARROLLO DE HABILIDADES EN ACTIVIDADES DE PERFORACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS CAPITULO 1 MATEMÁTICAS Y FÍSICA APLICADA 1 1.1.- Áreas. 7 1.2.- Volúmenes. 11 1.3.- Pres...

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PERFORACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS Sergio O. V.

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Schlumberger+Int roduccion+al+equipo+de+perforacion Carlos Pinzon

Sist emas de Equipo de Perforación y Operaciones de perforación de Schlumberger Sergio O. V. 7 INT RODUCCION GENERAL-1 Oscar Lopez

Ubicación: Manzana 12, Lote 18. Col: Tomás Garrido Canabal. Comalcalco, Tabasco. Tel: 01 (933) 33-4-70-50

MANUAL DE CAPACITACIÓN Y DESARROLLO DE HABILIDADES EN ACTIVIDADES DE PERFORACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS

CAPITULO 1 MATEMÁTICAS Y FÍSICA APLICADA

1

1.1.- Áreas.

7

1.2.- Volúmenes.

11

1.3.- Presiones y Fuerzas.

17

1.4.- Densidades

22

1.5.- Conversión de unidades

23

1.6.- Aplicación de fórmulas

25

CAPITULO 2 YACIMIENTOS Y GRADIENTES DE PRESIÓN

28

2.1.- Origen y clasificación de las rocas

28

2.2.- Interpretación de la columna estratigráfica de los programas de perforación

49

2.3.- Clasificación de los yacimientos

51

2.4.- Características de un yacimiento

55

2.5.- Conceptos de presiones: hidrostáticas, de formación, de fractura y Sobrecarga

57

2.6.- Gradientes de presión de fractura y máxima presión permisible en Superficie 2.7.- Presiones normales, anormales y subnormales

66 70

2.8.- Determinación de profundidades de asentamiento de tuberías de revestimiento 2.9.- Presión reducida de bombeo.

71 82

CAPITULO 3 INSTALACIÓN Y DESMANTELAMIENTO DE EQUIPO

83

3.1.- Tipos y características de los componentes de los equipos de PEMEX

83

3.2.- Partes principales de un mástil

85

3.3.- Medidas e interpretación del diagrama de instalación de un equipo

86

3.4.- Secuencia sistemática de la instalación y el desmantelamiento de un Equipo 3.5.- Procedimiento para izar y abatir un mástil

98 104

CAPITULO 4 HERRAMIENTAS Y EQUIPO EN PISO DE TRABAJO

107

4.1.- Características y manejo de las llaves de fuerza manuales e hidráulicas

107

4.2.- Tipos y manejos de las cuñas manuales y automáticas

115

4.3.- Uso y manejo de las válvulas de seguridad

123

4.4.- Cuñas y llaves para las tuberías de revestimiento

128

4.5.- Medidas de seguridad en el piso de trabajo

129

4.6.- Clasificación de las grasas para tuberías

131

CAPITULO 5 CABLE DE PERFORACIÓN

133

5.1.-

Características del cable de perforación

133

5.2.-

Puntos críticos

150

5.3.-

Significado de las toneladas kilómetro

151

5.4.-

Razones por las cuales se desliza y se corta un cable

158

5.5.-

Cuidado y problemas más comunes del cable

166

5.6.-

Carga máxima de acuerdo al numero de líneas

170

5.7.-

Tipos de anclas

171

5.8.-

Procedimiento y operación para guarnir, deslizar y cortar cable.

175

CAPITULO 6 SISTEMA DE CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL

176

6.1.- Tipos, clasificaciones API y operaciones de preventores

176

6.2.- Aplicación de las recomendaciones de API e internas de PEMEX en la Instalación y mantenimiento de las C.S.C.

178

6.3.- Operación de la unidad acumuladora para la operación de preventores

183

6.4.- Partes y operación del múltiple de estrangulación y estrangulador

189

variable manual e hidráulico 6.5.- Cabezales de T.R., carretes de T.R., carretes T.P.

195

6.6.- Análisis y solución de problemas más comunes de campo

200

6.7.- Pruebas hidráulicas de las C.S.C.

200

6.8.- Instalación y operación de un desviador de flujo (diverter)

205

CAPITULO 7 SARTA DE PERFORACIÓN Y PRODUCCIÓN

210

7.1.- Características y manejo de la tubería de perforación y producción (grados, roscas, etc.)

210

7.2.- Características y manejo de la tubería pesada (H.W.) y lastrabarrenas

226

7.3.- Medidas de seguridad en el manejo de las herramientas tubulares

231

7.4.- Peso de la sarta de perforación, determinación del punto neutro y margen para jalar

234

7.5.- Determinación de la longitud de herramienta para perforar

237

7.6.- Procedimiento para armar herramienta

239

7.7.- Elementos que integran un aparejo de producción

240

7.8.- Accesorios y empacadores para terminación

241

7.9.- Análisis de problemas más comunes en el campo y sus medidas Preventivas

244

CAPITULO 8 FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y TERMINACIÓN

246

8.1.- Propiedades y funciones del fluido de perforación

246

8.2.- Fluido base agua, base aceite, emulsiones inversas y directas.

249

8.3.- Interpretación del análisis del fluido de control

252

8.4.- Contaminación de un fluido de perforación y un control y un Mantenimiento

254

8.5.- Fluidos de terminación y fluidos empacantes

256

8.6.- Sistemas de control de sólidos

262

8.7.- Manejo y control de los recortes de perforación

265

8.8.- Medidas preventivas para evitar un impacto al medio ambiente

267

CAPITULO 9 HIDRÁULICA BÁSICA

269

9.1.- Calculo del gasto de las bombas de lodo

269

9.2.- Calculo del tiempo de atraso y de un ciclo de fluido de perforación

270

9.3.- Concepto de velocidad anular

271

9.4.- Criterios de hidráulica (gastos adecuados para perforar)

272

9.5.- Caída de presión por fricción en un sistema de circulación

276

9.6.- Densidad equivalente de circulación

278

9.7.- Múltiples de válvulas, tubo vertical, unión giratoria, manguera de 55 pies y de unión rápida 9.8.- Análisis de problemas mas frecuentes en los sistemas circulatorios

281 282

CAPITULO 10 BARRENAS

283

10.1.- Clasificación de barrenas

283

10.2.- Condiciones de operación de barrenas tricónicas y PDC

299

10.3.- Parámetros a considerar para sacar una barrena

301

10.4.- Análisis de problemas más comunes en campo

304

CAPITULO 11 TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO

307

11.1.- Propiedades y características de la T.R.

307

11.2.- Peso de la sarta de T.R. y accesorios

313

11.3.- Recepción de la T.R. en pozo

315

11.4.- Factores que se consideran en el diseño de la T.R.

316

11.5.- Problemas más comunes en campo y como prevenirlos

320

CAPITULO 12 CEMENTACIONES

325

12.1.- Preparación para una cementación (check list)

326

12.2.- Procedimiento para la cementación de una T.R. y de una T.R. corta (liner)

327

12.3.- Volumen y tiempo para desplazar un tapón

328

12.4.- Problemas mas frecuentes y como prevenirlos

331

CAPITULO 13 PEGADURAS DE TUBERÍAS

333

13.1.- Tipos y causas de las pegaduras

333

13.2.- Como identificar y soluciones para cada causa

334

13.3.- Detección de punto libre

339

13.4.- Cálculo de baches para pegaduras por presión diferencial

340

13.5.- Procedimiento para string-shot

342

13.6.- Herramientas de pesca

343

13.7.- Analisis de problemas más comunes y soluciones

343

CAPITULO 14 PERFORACIÓN DIRECCIONAL Y BAJO BALANCE

345

14.1.- Conceptos de perforación direccional

345

14.2.- Procedimientos de perforación direccional

348

14.3.- Equipo y herramientas utilizadas

350

14.4.- Conceptos de perforación bajo balance

361

14.5.- Procedimientos de perforación bajo balance.

366

14.6.- Equipo y herramientas utilizadas

369

CAPÍTULO 15 TERMINACIONES

374

15.1.- Tipos de terminaciones

374

15.2.- Tipos y usos de empacadores

378

15.3.- Manejo y ajuste de la tubería de producción

386

15.4.- Clasificación de las intervenciones

393

15.5.- Accesorio del aparejo de producción

407

15.6.- Cambio de preventores por medio árbol y viceversa

416

CAPITULO 16 CONOCIMIENTO BÁSICO DE MANTENIMIENTO ELÉCTRICO-MECÁNICO

420

16.1.- Conocimiento del sistema de potencia EMD y Caterpillar

420

16.2.- Cuarto de control y consola de perforación IPS, T.P.C. y ROSS-HILL

421

16.3.- Operación normal, restablecimiento de un paro de emergencia a salidas de línea de maquinas

423

16.4.- Arranque inicial de un equipo de perforación

425

16.5.- Características y operaciones de sistemas de frenos

427

(disco, bandas electromagnéticas, etc.) 16.6.- Características principales de los malacates

433

16.7.- Características y operación de las bombas de lodo.

439

Formulario

442

Bibliografias

471

PROLOGO

El ser humano, como el elemento más importante en todo proceso productivo, debe ser atendido en todos sus requerimientos y expectativas, con la finalidad de que en el desempeño de su trabajo, aporte su mejor esfuerzo, productivo y creador.

Una perspectiva fundamental del trabajador técnico manual es el saberse apto para desempeñar las labores de su puesto, así como del puesto inmediato superior, lo que le dará una dimensión adecuada de su valor y trascendencia en la empresa. La inversión más productiva que puede realizar una Institución es la capacitación y adiestramiento de su personal, adicionalmente a la utilización adecuada de los recursos materiales, con la que se puede asegurar el desempeño optimo del trabajador. Reuniendo un cúmulo de experiencia de más de 30 años de trabajo activo en los campos petroleros del país, plasmando lo anterior en el programa nacional de capacitación. Parte muy importante del plan lo constituye el material didáctico, que además de servir como texto de estudio y consulta para el capacitando, debe ser útil como elemento normativo y regulador de la actividad de los diversos centros de trabajo. Este manual se compone por una serie de conocimientos con el objetivo de proporcionar mediante la capacitación al personal operativo que tripula los equipos de Perforación y Mantenimiento a Pozos con la finalidad de que al aplicar la tecnología

adecuada

permitirá

realizar

estas

operaciones

aprovechamiento, incrementando la vida productiva de los pozos.

con

mayor

Además de propiciar el desarrollo técnico con un mejoramiento de la actitud, el manual será el material adecuado para el desarrollo de los cursos, ya que permitirán estructurar cada evento teórico y práctico de forma sistemática, logrando el desarrollo de un programa integrado.

Para la elaboración de los manuales se constituyó un grupo interdisciplinario formado por técnicos diestros en operación de Perforación y Mantenimiento a pozos con reconocida capacidad, quienes aportaron sus conocimientos de campo y experiencias de docencia; pedagogas que revisaron los textos y los adecuaron para su mejor comprensión y aplicación didáctica; así como correctores de estilo y personal de apoyo. El objetivo fundamental fue plasmar los conocimientos, hacerlos didácticamente accesibles y de aplicación directa.

INTRODUCCIÓN.

La Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos dentro del Sistema de Desarrollo Profesional, esta implantando procesos sistemáticos y permanentes, con el fin de lograr el desarrollo integral del Factor Humano; esto implica la optimización, selección, preparación y edición del material didáctico para apoyar los programas de cursos que emanen del sistema citado. El manual para “Ayudantes de Perforador (cabo), Perforadores y Encargados de Equipo” esta dirigido al personal operativo que integran las cuadrillas de Perforación y Mantenimiento de Pozos.

Este manual se encuentra estructurado didácticamente en dieciséis capítulos en los cuales se encuentran los conocimientos básicos que deben saber el ayudante de Perforador (Cabo), Perforador y Encargado de Equipo, (Malacatero).

También incluye los conocimientos básicos de mantenimiento Eléctrico y Mecánico.

OBJETIVO GENERAL

Actualizar y ampliar los conocimientos del personal que labora en las categorías de ayudante de perforación chango rotaria, ayudante de perforación rotaria cabo (segundo), ayudante de contraincendios, cabo de ayudantes de trabajos de perforación, perforador en cargado de trabajos de perforación de pozos (malacateros).

Podrán en un corto o mediano plazo poner en práctica los conocimientos adquiridos con la finalidad de optimizar tiempos, minimizar los riesgos en las operaciones de perforación y mantenimiento a pozos terrestres, lacustres y marinos.

Tomando en consideración como una premisa el cuidar el entorno ecológico para un desarrollo mas productivo y reconfortable.

CAPITULO 1 MATEMÁTICAS BÁSICAS Y PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE FÍSICA. Unidades prácticas de campo sistema métrico decimal y sistema ingles (SMD, SI).

UNIDADES BASICAS SI (Sistema Internacional) Cantidad fundamental

Unidad básica

Símbolo

Longitud

Metro

m

Masa

Kilogramo

kg

Tiempo

Segundos

seg

Energía eléctrica

Ampere

A

Temperatura

Kelvin

K

Intensidad luminosa

Candela

cd

Cantidad de sustancia

Mol

mol

1

UNIDADES DERIVADAS PARA CANTIDADES Físicas comunes Cantidad

Unidad derivada

Símbolo

Área

Metro cuadrado

m2

Volumen

Metro cúbico

m3

Masa(densidad)

Kilogramo por metro cúbico

kg/m3

Velocidad

Metro por segundo

m/seg

Velocidad

Metro por segundo cuadrado

m/seg2

Angular

Radian por segundo cuadrado

rad/seg2

aceleración

Metro por segundo cuadrado

m/seg2

Aceleración angular

Radian por segundo cuadrado

rad/seg2

Fuerza

Newton kilogramo peso

N(kg-m/seg)

Presión

Kilogramo por centímetro cuadrado

kg/cm2

Viscosidad

m2/seg

Dinámica

N-seg/m2

Trabajo Energía

Joule

J (N-m) (kg-m)

cantidad de calor

2

FACTORES DE CONVERSIONES UNIDADES DE LONGITUD Unidades

Factor de conversiòn

pies

a

m

multiplicar por

0.3048

pies

a

cm

multiplicar por

30.48

pies

a

mm

multiplicar por

304.8

pies

a

pulg.

multiplicar por

12

pulg.

a

m

multiplicar por

0.0254

pulg.

a

cm

multiplicar por

2.54

pulg.

a

mm

multiplicar por

25.4

pulg.

a

pies

multiplicar por

0.0833

m

a

pies

multiplicar por

3.28

m

a

pulg.

multiplicar por

39.37

cm

a

pies

multiplicar por

.0328

cm

a

pulg.

multiplicar por

.3937

mm

a

pulg.

multiplicar por

.03937

milla

a

Km

multiplicar por

1,609

UNIDADES DE SUPERFICIE pies2

a

pulg.2

multiplicar por

144

pies2

a

cm.2

multiplicar por

929.03

pies2

a

m.2

multiplicar por

0.0929

pulg.2

a

pies2

multiplicar por

0.0069

pulg.2

a

cm.2

multiplicar por

6,451

pulg.2

a

m.2

multiplicar por

0.000645

a

pulg.

2

multiplicar por

0.155

a

2

pies

multiplicar por

0.001076

m.2

a

pulg.2

multiplicar por

1550.3

2

a

pies

2

multiplicar por

10.76

m.2

a

cm.2

multiplicar por

10,000

cm.

2

cm.

2

m.

3

UNIDADES DE PESO O FUERZAS Unidades

Factor de conversiòn

lb.

a

gr.

multiplicar por

453

lb.

a

Kg.

multiplicar por

0.453

lb.

a

tons.

multiplicar por

0.000453

lb.

a

Newton

multiplicar por

4,448

Kg.

a

lb.

multiplicar por

2,205

lb/pie

a

Kg/m

multiplicar por

1.49

Kg.

a

Newton

multiplicar por

9,807

gr.

a

lb.