Cabeza de perforación

Tipos de cabezales de taladro

El cabezal de taladro sirve como interfaz entre el equipo de superficie y el pozo. Permite el acceso al pozo y proporciona los medios para controlar el pozo desde la superficie. Existen varios tipos de cabezales de taladro:

• Cabezal de taladro de husillo o kelly:

  Este cabezal de taladro está diseñado para aceptar un cuadrado de kelly en la sarta de perforación. El kelly es un tubo de acero que transmite la potencia de rotación desde el equipo de perforación hasta la broca. El cabezal de taladro de husillo o kelly permite que el kelly gire libremente a medida que la broca penetra en la formación subterránea. Normalmente tiene glándulas de empaque que sellan alrededor del kelly para evitar que los fluidos se filtren del pozo.

• Cabezal de taladro de sarta:

  Este tipo de cabezal de taladro se utiliza cuando toda la sarta de perforación actúa como el componente rotatorio. A menudo se utiliza en operaciones de perforación donde se emplea un sistema de accionamiento superior. Un sistema de accionamiento superior proporciona un par mayor para perforar pozos más profundos y reduce el tiempo de inactividad para manejar el equipo de perforación.

• Cabezal de carrete de tubería enroscada:

  El cabezal de carrete de tubería enroscada se utiliza cuando la tubería enroscada es el método de perforación. La tubería enroscada consiste en una longitud larga de tubería flexible enrollada en un carrete o bobina grande. Este cabezal de taladro permite la alimentación continua de tubería enroscada en el pozo. La perforación con tubería enroscada es adecuada para pozos horizontales o de alcance extendido.

• Cabezal de émbolo hidráulico o de desmontaje de cable:

  Estos cabezales de taladro permiten que el equipo de cable se retire o inserte en el pozo mientras se mantiene el control de la presión. El cable se refiere a líneas eléctricas o mecánicas que se utilizan para transportar herramientas, instrumentos de medición u otro equipo al pozo. El émbolo hidráulico del cabezal de desmontaje aplica presión a un cable para crear un sello. Los cabezales de desmontaje de cable se utilizan comúnmente en conjunto con los servicios de registro de cable o de terminación.

• Cabezal de árbol o árbol de navidad:

  Un cabezal de taladro de árbol de navidad soporta el equipo de producción que se utiliza para extraer petróleo o gas de un pozo una vez que se ha perforado. La configuración del árbol incluye válvulas, tuberías y otros componentes necesarios para el control del pozo y la regulación del flujo de fluidos.

Especificación y mantenimiento de cabezales de taladro

Los cabezales de taladro tienen diferentes especificaciones en función de sus aplicaciones. Estas son algunas especificaciones comunes de los cabezales de taladro junto con sus requisitos de mantenimiento:

• Material

  El material del cabezal de taladro se selecciona para resistir el desgaste de los materiales abrasivos que se encuentran durante la perforación. Por ejemplo, el carburo de tungsteno se utiliza comúnmente para las brocas debido a su excepcional dureza y resistencia al desgaste. El cabezal de taladro requiere inspecciones regulares para buscar signos de desgaste y daños anormales. Todos los componentes de fijación también deben inspeccionarse y ajustarse o reemplazarse si es necesario. Asegúrese de que el cabezal de taladro esté bien lubricado según lo prescrito por el fabricante del equipo para reducir la fricción entre las piezas móviles. La lubricación minimiza el desgaste del cabezal de taladro y de la broca.

• Ejes de perforación compatibles

  Una vez instalada la broca, asegúrese de que las secciones de conexión estén limpias para permitir una conexión segura y eficiente desde el punto de vista energético. Además, el eje de perforación y el cabezal de taladro deben estar alineados para evitar la transmisión de fuerzas laterales excesivas que pueden causar daños. Durante la perforación, los operadores deben monitorizar la máquina para detectar sonidos y vibraciones inusuales que puedan indicar una desalineación. Si se observa alguno de estos, detenga la máquina inmediatamente y realice una inspección. El cabezal de taladro y el eje de perforación deben desconectarse y revisarse periódicamente para detectar el desgaste. Reemplace cualquier componente que muestre signos de daños para garantizar una conexión adecuada y eficaz.

• Tamaño y capacidad

  Cuando la máquina de perforación se está configurando para una nueva tarea, el operador del equipo debe familiarizarse con la capacidad máxima del cabezal de taladro. Esto incluye el par máximo que se puede transmitir, así como los tamaños de brocas compatibles. Normalmente, la capacidad se describe en el manual del fabricante del equipo. Superar las capacidades indicadas puede provocar un desgaste y daños prematuros. Por lo tanto, durante el funcionamiento normal, cumpla con los límites recomendados. Si se encuentran materiales pesados o abrasivos durante la perforación, considere utilizar un cabezal de taladro diferente que sea más adecuado para la tarea específica en lugar de exceder los límites. Esto ayuda a prolongar la vida útil del cabezal de taladro.

Usos de los cabezales de taladro

• Perforación

  La función principal de un cabezal de taladro es facilitar el proceso de perforación real. Soporta y aloja la broca y otros componentes que se utilizan para crear agujeros en varios tipos de terreno y materiales.

• Extracción de núcleos

  En la exploración geológica, los cabezales de taladro se utilizan para la perforación de núcleos para extraer núcleos de roca cilíndricos. Estas muestras de núcleo proporcionan información valiosa sobre las formaciones geológicas subterráneas, incluyendo depósitos minerales, capas de roca y geología estructural.

• Construcción de pozos

  Los cabezales de taladro son integrales para la construcción de pozos, como pozos de agua, pozos de petróleo, pozos de gas y pozos geotérmicos. El cabezal de taladro asegura la perforación adecuada del pozo y la instalación de la tubería de revestimiento y otros componentes del pozo.

• Perforación direccional

  En las técnicas de perforación direccional u horizontal, los cabezales de taladro juegan un papel crucial en el control de la trayectoria de la broca. Permiten una dirección y navegación precisas para alcanzar áreas específicas o evitar obstáculos.

• Perforación de puntos de referencia

  Los cabezales de taladro se utilizan en la perforación de puntos de referencia, que crea agujeros estrechos y profundos llamados puntos de referencia o agujeros piloto. Los agujeros de puntos de referencia suelen perforarse primero para evaluar las condiciones de perforación o para establecer una vía para operaciones de perforación o perforación posteriores a mayor escala.

Cómo elegir un cabezal de taladro

Para satisfacer diferentes necesidades de perforación y garantizar la eficiencia y la seguridad de todo el proceso de perforación, se deben tener en cuenta cuidadosamente varios factores al seleccionar un cabezal de taladro adecuado.

• Compatibilidad con las condiciones del suelo: Las condiciones del suelo deben tenerse en cuenta al elegir un cabezal de taladro. Diferentes cabezales de taladro son adecuados para diferentes tipos de suelo. Por ejemplo, se puede elegir un cabezal de taladro con dientes de corte para capas rocosas; un cabezal de taladro de corte plano o un cabezal de taladro de avalancha se pueden utilizar para arcilla y loess; se puede seleccionar un cabezal de taladro PDC para suelos arenosos, etc. Al hacer coincidir las características del suelo, se puede mejorar la eficiencia de la perforación y se puede evitar la obstrucción.
• Alineación con el objetivo de perforación: El cabezal de taladro debe estar alineado con el objetivo de perforación. Si el objetivo es explorar petróleo y gas, se puede utilizar un cabezal de taladro especial para petróleo y gas. Si se va a aprovechar el agua subterránea o la energía geotérmica, se puede seleccionar un cabezal de taladro para pozos de agua o un cabezal de taladro geotérmico. Elegir el cabezal de taladro adecuado de acuerdo con el objetivo de perforación puede aumentar la precisión y la tasa de éxito de la perforación.
• Compatibilidad con el equipo de perforación: El cabezal de taladro debe ser compatible con el equipo de perforación utilizado. Tenga en cuenta el tamaño, el peso y el modo de conexión del cabezal de taladro para asegurarse de que se pueda montar firmemente en el equipo de perforación y funcione correctamente con él. Solo asegurando la compatibilidad se puede garantizar el funcionamiento normal del equipo y evitar daños en el equipo.
• Rentabilidad: Se debe considerar el tipo, modelo y fabricante del cabezal de taladro, así como los costes de mantenimiento y funcionamiento que se pueden incurrir en el futuro. Se debe elegir un cabezal de taladro rentable equilibrando el coste de compra inicial.

Además de los puntos anteriores, también se debe tener en cuenta la seguridad y la protección del medio ambiente en la selección del cabezal de taladro. Asegúrese de que el cabezal de taladro seleccionado cumpla con las normas de seguridad y los requisitos medioambientales pertinentes para evitar posibles riesgos y daños al medio ambiente durante el proceso de perforación.

P&R

P1: ¿Qué tipos de equipos de perforación existen?

A1: Los equipos de perforación en alta mar y en tierra firme son los tipos principales. Además, la categoría en tierra firme incluye equipos de perforación terrestres, CBM, geotérmicos, ODD y de accionamiento superior. La categoría en alta mar incluye equipos de perforación en plataformas marítimas, flotantes y sumergibles.

P2: ¿Cómo se llaman los cabezales de taladro?

A2: El cabezal de taladro también se conoce como broca. Existen varios tipos de brocas, como las brocas de cono de rodillo, las brocas PDC, las brocas de diamante natural, las brocas de diamante compacto y las brocas tricónicas.

P3: ¿Qué tamaño pueden alcanzar los equipos de perforación?

A3: La capacidad de profundidad de los equipos de perforación suele oscilar entre 1.500 y 25.000 metros. La anchura o diámetro máximo puede estar entre 10 y 27 pies, mientras que el peso puede estar entre 103 y 756 toneladas.

P4: ¿Cuál es la diferencia entre los equipos de perforación y las tuberías de perforación?

A4: El equipo de perforación se refiere a la gran estructura y maquinaria que se utiliza para crear agujeros en el suelo. Por el contrario, las tuberías de perforación son tuberías cilíndricas que poseen las brocas y ayudan a formar un canal de perforación para el fluido de perforación.