Expo de Perforación.
Ensamblaje de fondo (BHA).
1. Ensamblaje de fondo.
El Ensamblaje de Fondo, o BHA por sus siglas en inglés (Bottom Hole Assembly), es la sección de la
sarta de perforación ubicada directamente encima de la broca y debajo de la tubería de
perforación. Es una estructura compleja y esencial en las operaciones de perforación, diseñada
para transmitir el peso y el torque desde la superficie hasta la broca, controlar la dirección del
pozo y proteger la tubería de perforación.
1.1. Propósito del BHA.
Su propósito principal es proporcionar el peso requerido sobre la mecha para maximizar la tasa de
penetración y mantener la estabilidad del pozo, producir hoyos en calibre, evitar la formación de
desviaciones tipo pata de perros y llaveteros y minimizar vibraciones y pegamentos de la sarta de
perforación.
1.2. Componentes y elementos del BHA
Está compuesto por: barra de perforación (Drill Collar), tubería pesada (Heavy Weight),
estabilizadores y accesorios.
El BHA se compone de una broca que se utiliza para romper la roca de las formaciones, barra de
perforación que son, tubos de paredes gruesas, rígidos y pesados utilizados para aplicar el peso de
la broca, y estabilizadores de perforación que se mantenga en el ensamblaje de perforación
centrado en el agujero . El BHA también puede contener otros componentes, como un motor de
fondo, orientable sistema rotatorio, la medición durante la perforación (MWD), y la tala de
perforación (LWD) REGISTRO DE DATOS (MWD y LWD son herramientas de medición).
Barra de perforación (Drill Collar)
Es un conjunto de tubos de acero o metal no magnético de espesores significativos, colocados en
el fondo de la sarta de perforación, encima de la mecha, lo cual proporciona la rigidez y peso
suficiente para producir la carga axial requerida por la mecha para una penetración más efectiva
de la formación.
Las funciones de las barras son:
-
Proporcionar peso sobre la mecha para la perforación, manteniendo peso en la sección
inferior de la sarta para hacer tensión en la misma.
Soportar y dar rigidez a la parte inferior de la sarta de perforación.
Servir de apoyo y estabilizador de la mecha para mantener el nuevo hoyo alineado con el
hoyo anterior.
Tubería pesada (Heavy Weight)
La tubería pesada constituye el componente intermedio del ensamblaje de fondo. Es un tubular de
espesor de pared gruesa, similar a las barras de diámetro pequeño, cuya conexión posee las
mismas dimensiones que las de la tubería de perforación para facilitar su manejo, pero es
ligeramente más larga. Se conoce también con los nombres de “Heavy Wall Drill Pipe” y “Heavy
Weight Drill Pipe”.
La función más importante de la tubería pesada es servir de zona de transición entre las barras y la
tubería de perforación, para minimizar los cambios de rigidez entre los componentes de la sarta,
con el objeto de reducir las fallas originadas por la concentración de flexión cíclica en la conexión
de la tubería de perforación.
Estabilizadores
Los estabilizadores como su nombre lo indica, dan firmeza y seguridad al ensamblaje de fondo o
sarta de perforación, cuidándola del contacto con las paredes del hoyo y controlando la
desviación, tanto en hoyos verticales como direccionales. Además Incrementan la tasa de
penetración al propiciar que la dirección de la fuerza resultante sobre la mecha coincida con el eje
del hoyo.
-
Reducen la fatiga en las conexiones de las barras al reducir el pandeo de la sarta.
Reduce la pega de la sarta al mantener las barras alejadas de las paredes del hoyo.
Previene cambios bruscos de ángulo del hoyo al aumentar la rigidez del ensamblaje de
fondo.
Mantienen las barras centradas en el hoyo minimizando la desviación del mismo y
obteniéndose hoyos mejor alineados.
Dentro de los tipos de estabilizadores se encuentran: Estabilizadores de camisa rotatoria, de
camisa no rotatoria y escariadores.
Accesorios
Además de los componentes básicos del BHA, constituidos por las barras, la tubería pesada y los
estabilizadores, se emplean algunos accesorios que son fundamentales para lograr el éxito en las
operaciones de perforación, los cuales son mostrados en la siguiente tabla.
Accesorios
Función
1.- Amortiguador
Posición
Encima de la Mecha.
Minimizar la vibración de la sarta.
(SOC Absorber)
2.- Martillo
Proporcionar energía de impacto en
las sartas atascadas.
Intercalado en la tubería
pesada en tensión.
Incrementar la energía del martillo.
Una junta por encima del
martillo.
Sobre la Mecha.
(Drilling Motors)
Suministrar rotación de fondo
(aplicación en perforación
direccional)
5.- Herramientas de
Medición (MWD)
Medir los parámetros del fondo en
tiempo real.
Encima de la Mecha y/o
amortiguador ó motor.
(Drilling Jar)
3.- Acelerador
(Drilling Acelerator)
4.- Motores
2. Mechas de perforación
Las mechas de perforación son herramientas esenciales para crear agujeros en el suelo, ya sea
para la extracción de petróleo, la construcción de pozos de agua o para otros fines de ingeniería.
Son la punta de lanza de una sarta de perforación y su diseño y material varían según el tipo de
formación geológica que se deba atravesar.
2.1. Ensamblaje de la Mecha a la Sarta:
La mecha se ensambla a la sarta de perforación mediante un sistema de conexión roscada. Es
crucial asegurar que las conexiones sean firmes y estén bien selladas para evitar fugas o fallas
durante la perforación.
2.2. Tipos de Mechas
Existen diversos tipos de mechas, cada una diseñada para perforar diferentes tipos de formaciones
geológicas. Algunos de los más comunes son:
Mechas tricónicas: Son las más utilizadas en la industria petrolera. Tienen tres conos que giran y
cortan la roca.
Mechas de PDC (Policristalino Diamante Compacto): Emplean diamantes sintéticos para cortar las
formaciones más duras. Son ideales para perforaciones direccionales y horizontales.
Mechas de diamante natural: Utilizan diamantes naturales para cortar formaciones
extremadamente duras. Son más costosas pero muy eficientes.
Mechas de carburo de tungsteno: Son más económicas y se utilizan para perforaciones en
formaciones más suaves.
2.3. Evaluación del Desgaste de una Mecha
El desgaste de una mecha es un factor crítico que afecta la velocidad de perforación y la vida útil
de la herramienta. Para evaluar el desgaste, se utilizan diversos métodos, como:
Inspección visual: Se examina la superficie de la mecha para detectar grietas, astillamientos o
desgaste excesivo.
Medición de diámetro: Se mide el diámetro de la mecha para determinar si se ha reducido
significativamente.
Análisis de los recortes: Se examina el material cortado por la mecha para evaluar su eficiencia.
2.4. Selección y Cambio de Mechas
La selección de una mecha adecuada depende de varios factores, como:
Tipo de formación geológica: La dureza y abrasividad de la roca determinarán el tipo de mecha a
utilizar.
Profundidad de perforación: Para grandes profundidades se requieren mechas más resistentes.
Velocidad de rotación: La velocidad de rotación de la sarta influirá en la selección de la mecha.
Peso sobre la broca: La fuerza aplicada sobre la mecha afectará su rendimiento.
El cambio de una mecha es una operación delicada que requiere detener la circulación de lodo y
retirar la sarta hasta la superficie. Una vez en superficie, se inspecciona la mecha y se reemplaza
por una nueva si es necesario.
3. Otras Propiedades del Ensamblaje de Fondo
Fuerza:
La fuerza aplicada por el BHA es fundamental para lograr una penetración eficiente. Esto incluye
tanto el peso propio del ensamblaje como cualquier peso adicional que se pueda agregar
mediante colas de perro.
Peso:
El peso del BHA influye directamente en su capacidad para perforar. Un BHA más pesado puede
aumentar la tasa de penetración, pero también puede generar problemas como el atascamiento.
Flotabilidad:
La flotabilidad se refiere a cómo el BHA interactúa con el fluido de perforación. Una flotabilidad
adecuada puede ayudar a reducir el peso efectivo del BHA en el pozo, facilitando su manejo y
disminuyendo el riesgo de atascos.
Torque:
El torque es la fuerza rotacional aplicada al BHA. Un torque adecuado es esencial para mantener la
velocidad y eficiencia en la perforación. El exceso o falta de torque puede llevar a problemas como
el desgaste prematuro o incluso fallas mecánicas.
Efecto bucle:
El efecto bucle se refiere a cómo se comporta el BHA en términos de flexibilidad y rigidez durante
la perforación. Un diseño adecuado minimiza este efecto para evitar problemas como la vibración
excesiva o el atascamiento.
Estos puntos ofrecen una visión completa del ensamblaje de fondo BHA y su importancia en las
operaciones de perforación. Si necesitas más detalles sobre algún aspecto específico, no dudes en
preguntar.