Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Velocidad de rotación y torque de la rotaria - Torque de la rotaria Parte 2

 Si una mediad eléctrica es la obtenida, el torque puede ser expresado en términos de corriente (Amperios), o puede ser convertida a una unidad de fuerza por distancia. Sin embargo, esta conversión no es lineal, y variara en cada equipo dependiendo del poder y del equipo de rotación. Una tabla de conversión, o grafico (ver siguiente), puede obtenerse del jefe o mecánico del equipo.

Todas o una parte de las condiciones son las mismas. El torque de la rotaria se incrementa con la profundidad desde el aumento de la sarta de perforación y por consiguiente el aumento de la fricción con las paredes del pozo. La fricción fluctúa contra la rotación, de tal forma que con mas tubería en contacto con el hueco, mas fuerza es requerida para producir la misma rotación. Un cambio en el torque es una medida de los cambios de fuerza friccionales que actúan contra la rotación y puede ser el resultado de cambios mecánicos, fallas mecánicas o cambios en el fondo del hueco.

Diferentes tipos de brocas y cortes en superficie también resultan en diferentes medidas del torque ( En lo que se refiere al máximo, mínimo y frecuencia), pero no obstante el torque proporciona una muy útil información en lo que se refiere a la evaluación de la formación y la condición del agujero. Es por consiguiente muy importante que los cambios en el torque sean evaluados y determinadas las causas que lo generaron.

Incrementos en el torque pueden ser el resultados de: -

• Aumento en el WOB
• Aumento de las RPM
• Desgaste de la broca
• Desgaste o falla en las balineras
• Perdida de los conos
• Limpieza pobre del hueco lo que produce brocas redondeadas
• Huecos apretados, pegamiento de la tubería. En esta situación las pegas de tubería pueden llevar a torques altos, Incluso llevar a parar la rotaria, y el riesgo de una falla en la tubería, o “twist-off” desenroscamiento, es muy significante.
• Incremento en la presión de formación
• Desviación del hueco
• Fracturas, llevando típicamente a torque alto y errático.

Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Velocidad de rotación y torque de la rotaria - Torque de la rotaria Parte 1

 Torque es la mediad de la fuerza necesaria para producir una rotación en la broca y sarta de perforación. Hay una relacion directa entre en que el torque aumentara si la velocidad de rotación aumenta. De igual forma una velocidad lenta causara un torque bajo.

La medida del torque varia, dependiendo del tipo de fuente que maneje el sistema rotatorio. La mesa rotaria puede ser manejada eléctricamente o mecánicamente. Igualmente los “Top Drive” pueden ser mecánicos o eléctricos..

Con los sistemas eléctricos, el torque representa la cantidad de corriente que es requerida para manjar la la mesa rotaria. Esto es determinado por una simple pinza de torque que mide el campo magnético inducido alrededor del cable de poder.

Con las mesas rotarias manejadas mecánicamente, la tensión producida en las cadenas de la rotaria, son los cambios en el torque. Esta tensión es medida con un transductor de presión (el principio es el mismo que con el de la carga del gancho que mide los cambios en la tensión de la línea de perforación.)

Un traductor de presión normal es todo lo que se requiere para medir el torque en los sistemas que son manejados hidráulicamente.

Todas o una parte de las condiciones son las mismas. El torque de la rotaria se incrementa con la profundidad desde el aumento de la sarta de perforación y por consiguiente el aumento de la fricción con las paredes del pozo. La fricción fluctúa contra la rotación, de tal forma que con mas tubería en contacto con el hueco, mas fuerza es requerida para producir la misma rotación. Un cambio en el torque es una medida de los cambios de fuerza friccionales que actúan contra la rotación y puede ser el resultado de cambios mecánicos, fallas mecánicas o cambios en el fondo del hueco.

Diferentes tipos de brocas y cortes en superficie también resultan en diferentes medidas del torque ( En lo que se refiere al máximo, mínimo y frecuencia), pero no obstante el torque proporciona una muy útil información en lo que se refiere a la evaluación de la formación y la La unidad de medida del torque de la rotaria es la fuerza que es aplicada contra una distancia movida, por ejemplo Newton Metro (Nm) o libras por pie (Lbs/ft).

Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Velocidad de rotación y torque de la rotaria - Velocidad de rotación

 La rotación puede ser aplicada en la broca desde la superficie o desde los motores de turbina en el fondo del hueco. La rotación en superficie puede proporcionarse a través de la mesa rotaria y de la “Kelly”, O a través de piezas de poder o “top drives” (vea la sección 2.1).

La velocidad de rotación (revoluciones por minuto o RPM) es medida por un sensor de proximidad que detecta un objetivo metálico el cual esta atado bien sea a la mesa rotaria, al árbol de leva rotatorio, o en la parte superior del top drive. Un pulso o señal, es producido cuando cada objetivo pasa por el sensor.

La rotación aplicada por los motores de fondo o turbinas, depende de la cantidad de flujo que pase a través del motor. Una rata de flujo rápida, producirá mas rotación.

        Por ejemplo, Si una turbina genera una rotación por cada 10 litros de fluido que pasa a través de la             misma:

        (0.1 revs/litro): -

        Rata de flujo de circulación = 1.5 m3/min. (1500 litros/min)

        Entonces, las RPM del motor = 1500 x 0.1 = 150 RPM

Por consiguiente las RPM del motor son determinadas numéricamente, multiplicando un factor (revoluciones por unidad de volumen del fluído – este numero es proveído por el operador del motor) por la rata de flujo medida en superficie (La velocidad de la bomba x la capacidad de la bomba.

Dependiendo del tipo, tamaño y capacidad y tipo de ensamblaje, las brocas tienen rangos específicos de rotación para prolongar la vida de la misma y lograr optima ratas de penetración.

Un cambio en las RPM tiene un efecto directo en la rata de penetración, como ya ha sido descrito. La unidad de registro debe determinar desde su propio punto de vista si los cambio de rata de penetración son debidos a cambios en la RPM.

Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Peso sobre la broca Parte 2

 Cuando la tubería esta siendo sacada o bajada, el factor de boyancia en el fluído de perforación debe ser tomado en consideración, puesto que se resiste o apoya el movimiento de la tubería.

Para alzar la tubería, el lodo resiste el movimiento de la tubería, para que esta resistencia pueda ser superada, el peso del gancho resultante es por supuesto mayor que el peso de la sarta actual. Cuando la tubería esta siendo bajada parte del peso de la sarta será soportada por el lodo de modo que la carga del gancho será menor que el peso actual de la sarta.

Si puntos o secciones apretadas son encontradas, los cambios efectivos vistos en la carga del gancho dependerán de sí la tubería esta alzándose o introduciéndose.

• Al ser levantada, la resistencia adicional tiene que ser superada. Esta carga en el gancho adicional es conocida con el termino de tensión “overpul”. 
• Cuándo la sarta esta siendo bajada, lo que pasa en efecto es que la sarta es soportada por esos puntos apretados, de modo que la medida de la carga del gancho disminuirá. Esto se conoce como apoyo “drag”.

Otros factores que deben ser tomados en cuanta cuando se monitorea el WOB son: -

• Arrastres y tensiones deberán, casi siempre, verse en pozos desviados y horizontales, puesto que mucha de la sarta de perforación esta “quedándose” contra la pared del hueco. Esto, de nuevo, soportara parte del peso de la sarta cuando estamos metiendo en el hueco, y la fricción se resistirá en la sarta cuando estamos saliendo del hueco. El grado de apoyo o tensión, no obstante, produce una tendencia normal, desviaciones de las mismas serán una indicación de sitios apretados.
• Por la misma razón que detallamos anteriormente, cuando la sarta esta quedándose otra vez contra la pared del pozo en huecos desviados, el peso no es transferida a la broca como en los pozos verticales. El peso visto en superficie no es el mismo que esta siendo aplicado en la broca. Esto será una limitación efectiva en cualquier calculo que incluya el WOB. Por ejemplo, la tendencia del exponente de perforación, usado para determinar la perforabilidad de la formación y para indicar cambios en la presión de la formación, puede ser no confiable ya que el WOB es parcialmente responsable de las ratas de perforación alcanzadas, puesto que no se conoce con precisión.
• El uso de flotadores dentro de la sarta de perforación o “dentro de las BOP” afectara la boyancia puesto que previenen la entrada de lodo en la sarta de perforación cuando la tubería esta siendo corrida dentro del pozo. Esto es análogo de la diferente boyancia o flotación de un objeto hueco como oposición a uno sólido.

Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Peso sobre la broca Parte 1

 Conociendo el peso del gancho, y por consiguiente el WOB, esto obviamente permite al perforador controlar la cantidad de peso o fuerza que es aplicada a la broca, manteniéndola constante o haciendo cambios. Desde el punto de vista de registros, esto le permite al personal de registro determinar si los cambios en la rata de penetración son debidos a cambios en el WOB. Los cambios en el WOB afectaran la rata de penetración, el desgaste de la broca y el control direccional.

Hay dos principios que controlan el máximo peso que puede ser aplicado a la broca: -

• Las especificaciones técnicas del fabricante deber ser reconocidas para prevenir el desgaste o fallas en las balineras, y no exceder las limitaciones de la broca.
• El peso global de los “drill collars” provee el peso, y también las limitaciones de peso. El peso del “drill collar” (es acumulada después de la flotabilidad en el lodo) siempre debe exceder el WOB. Esto asegura que los “drill collar” siempre estén en compresión considerando que la sarta de perforación siempre esta en tensión.

El punto donde el esfuerzo compresional cambia a un esfuerzo tensional, es conocido como el punto neutro y este debe estar localizado siempre en los “drill collar”.

Si el WOB excede el peso de los “drill collar”, entonces parte de este peso esta llegando de la tubería de perforación. El unto neutro se situaría ahora en la tubería de perforación y esa sección de tubería estaría en compresión junto con los “drill collar”.

La tubería de perforación no es lo suficientemente Buena para resistir las fuerzas compresionales y seria oportuno oponerse al uso excesivo de la tubería y que lleva al probable colapso y fracturamiento.

La carga en el gancho es un parámetro importante que identifica los puntos apretados en el hueco.

Estos pueden ser causados por varios factores incluyendo bajo calibre del hueco, escalonamientos formados por capas duras, pata de perros “dogles” y puntos de asentamiento, arcillas inclables, derrumbe de altas presiones de formación, y cerramiento de la pared del pozo, etc.

Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Medidor de tensión “Strain Gauge”

 El principio del medidor de tensión es similar al de la celda de carga, en el que la tensión en la línea de perforación es usada para determinar el peso en el gancho. En lugar de un sistema hidráulico los cambios son registrados electrónicamente. La tensión en la línea de perforación puede hacer que la barra se bandee. En cada lado de la barra unas tiras metálicas también se doblaran. Esto produce un diferencial potencial a través de la barra el cual puede medirse y convertirse en una señal de corriente.

Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB” - Celda de Carga o Celda Panqueque

 La línea de perforación, o mas bien la sección de la línea de perforación entre la corona del taladro y el ancla de la línea muerta es sostenida por la tensión en la celda de carga. Los cambios en la tensión en la línea resultan en una fuerza aplicada en la parte central contra el diafragma, el cual es llenado internamente con un fluido hidráulico. Los cambios en la línea de tensión son transmitidos a un traductor de presión en donde la medida es tomada.

En muchos casos, sin embargo, el equipo tendrá ya una celda de carga y el sistema hidráulico estará en el lugar para que nosotros podamos conectar nuestro traductor de presión, la manguera hidráulica se conecte directamente al sistema existente. La desventaja es que cualquier goteo de hidráulico en cualquier sistema afectara al otro. Utilizando nuestra propia celda de carga seremos independientes del equipo monitoreando nuestro propio sistema de peso.

Una fuga en el sistema será detectable de la misma manera que cualquier sensor de presión hidráulico. Al gotear, el fluido hidráulico no llena completamente el sistema, para que los cambios de presión en el diafragma sean transmitidos inmediatamente por el fluído hidráulico. Entonces habrá un retrazo antes de que cualquier cambio se reconozca, la respuesta de los cambios será mas lenta o amortiguada, y la respuesta máxima también será mas baja. 

El sistema esta midiendo la carga del gancho, por consiguiente una fuga en el sistema se vera como una caída en la carga del gancho, pero si nosotros estamos perforando en el momento la fuga se vera como un aumento en el WOB.