INGENIERÍA DE PERFORACIÓN DE POZOS INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COSAMALOAPAN Ing. May Tony Reyes López DEYSIS ARELI CRUZ GUZMÁN ADOLFO ANTONIO LEÓN CORZO INDIRA MELINA VIRGEN CASTRO SISTEMA DE POTENCIA INTRODUCCIÓN La perforación de pozos se da en tierra y en el mar, para esto necesita de un conjunto de elementos de perforación que incorporado convergen en un mismo objetivo para desarrollar la actividad planeada. De los cinco sistemas que componen los elementos de perforación sin quitarle su importancia a cada uno de ellos el sistema de potencia es el principal y de mayor importancia. El sistema de potencia es el encargado de poner en movimiento todo el conjunto de perforación proporcionando la energía necesaria para su accionamiento, esta energía es generada a partir de generadores que estos a su vez utilizan fuentes primarias como lo son motores a vapor, maquinas de combustión interna y maquinas eléctricas. Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia SISTEMA DE POTENCIA Objetivo: El alumno identificará el funcionamiento e interrelación del sistema de Potencia. El sistema de Potencia es el encargado de suministrar le energía necesaria a todos los demás componentes del equipo de perforación para su funcionamiento. Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia PLANTA MOTRIZ La planta motriz es el corazón del equipo de perforación. La energía producida por esta planta se utiliza para el funcionamiento de los cinco sistemas restantes. El sistema de potencia en un equipo de perforación generalmente consiste de una fuente primaria de potencia (generador) y de algún medio para transmitir dicha potencia hasta el equipo que la utilizará. En la actualidad las fuentes primarias de potencia son motores diesel. Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia Fuentes primarias de potencia Maquinas de vapor • Sistema diesel mecánico (convencional. Maquinas de Combustión Interna • Sistema diesel eléctrico c.d./c.d. Maquinas Eléctricas • Sistema diesel eléctrico c.a./c.d. Maquina de Vapor Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia Fuentes primarias de potencia Una maquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. Maquina de Combustión Interna Maquina Electrica Ing de Perforación de Pozos Un motor de combustión interna, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de la cámara de combustión. Una máquina eléctrica es un dispositivo que transforma la energía cinética en otra energía, o bien, en energía potencial pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético. Sistema de Potencia Sistema Diessel Mecánico ( convencional) Los equipos de perforación diesel mecánicos son aquellos en que la transmisión de energía, desde la toma de fuerza del motor diesel de combustión interna hasta la flecha de entrada de la maquinaria de perforación (malacate, bombas, etc.), se efectúa a través de convertidores de torsión, flechas, cadenas y transmisiones, cuya eficiencia mecánica promedio es del 65%. Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia Sistema Diessel Eléctrico ( c.d./c.d.) Estos sistemas usan generadores y motores de corriente directa con una eficiencia real en conjunto del 95%. Ing de Perforación de Pozos En este sistema, la energía disponible se encuentra limitada por la razón de que sólo un generador c.d. se puede enlazar eléctricamente a un motor c.d. dando como resultado 1,600 HP disponibles por motor para impulsar el malacate. Sistema de Potencia Sistema Diessel Eléctrico ( c.a./c.d.) Estos sistemas están compuestos por generadores de c.a. y por rectificadores de corriente ( alterna a directa SCR). La ventaja de este sistema es tal que, en un momento dado y de acuerdo a las necesidades, toda la potencia concentrada en las barras podría dirigirse o impulsar al malacate teniendo una disponibilidad de potencia de 2,000 HP. Estos motores ofrecen una vida más larga y menor costo. Ing de Perforación de Pozos Estos sistemas obtienen una eficiencia del 98%, y cuya energía disponible se concentra en una barra común (PCR) y puede canalizarse parcial y totalmente a la maquinaria que la usará (rotaria, malacate y bombas). Sistema de Potencia Transmisión de Energía Transmisión de Energía • La potencia primaria puede ser transmitida hacia el equipo que la utilizará por medio de los siguientes métodos: Transmisión Mecánica • Transmite la energía desde los motores o generadores hasta el malacate, bombas y otros equipos, a través de un ensamble de distribución que consta de; embragues, uniones, poleas, flechas y cadenas. Transmisión Eléctrica • Suministra la energía mediante cables hasta un dispositivo de distribución y de éste a los motores eléctricos que están conectados directamente al equipo (malacate, bomba, etc.). Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia Factor de Eficiencia (E) Eficiencia = 0.98 n donde n, es el número de flechas y cadenas. E El factor de eficiencia (E) describe las pérdidas de potencia que existen desde la fuente primaria hasta el motor y matemáticamente se representa: Potencia de salida Potencia de entrada Potencia de entrada Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia Los convertidores de torsión están unidos a la flecha del motor con el objetivo de incrementar las revoluciones (r.p.m.) y suministrar una potencia de salida constante, la eficiencia de un convertidor esta en un rango de 0.75 a 0.85. Los requerimientos de potencia son afectados por la altitud y la temperatura y así que: •La potencia al freno de un motor se reduce el 3% por cada 300 m por arriba del nivel del mar. •Respecto a la temperatura se reduce el 1% por cada 10°F por arriba de una temperatura de 85°F, o bien, adicione el 1% por cada 10°F por debajo de 85°F. Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia Ejemplo: Un equipo de perforación está trabajando en un desierto a una altitud de 2,000 m sobre el nivel del mar. La temperatura más baja es de 40°F (en la madrugada) y la más alta es de 110°F. El equipo tiene tres motores diesel cuya potencia nominal es de 1,000 H.P. cada uno. Determinar los HP mínimos y máximos disponibles durante las 24 horas. Solución: 1.- H.P. nominal = 3 x 1000 = 3,000 HP 2.- Pérdida de potencia por altitud = (2000 x 3000 x 0.03) / 300 = 600 HP 3000 – 600 = 2400 HP 3.- La potencia mínima se obtiene a la temperatura más alta. (110 – 85)(0.01/10) x 2400 = 60 HP 2,400 – 60 = 2,340 HP 4.- La potencia máxima se obtiene a la temperatura más baja. (85 – 40)(0.01/10) x 2400 = 108 HP 2400 + 108 = 2,508 HP Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia CONCLUSIÓN Ya para finalizar solo un recuento de lo que se acaba de presentar, el sistema de potencia se define como el encargado de suministrar le energía necesaria a todos los demás componentes del equipo de perforación para su funcionamiento. Y consiste de una fuente primaria de potencia (generador) y de algún medio para transmitir dicha potencia hasta el equipo que la utilizará. Y en la actualidad se utilizan motores de combustión internas como motores diesel. Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia BIBLIOGRAFIA Applied Drilling Engineering Adam T. Bourgoyne, Keith K. Millheim, Martin E. Chenevert & F.S. Young Jr. Segunda Edicion Society of Petroleum Engineers, 1991. WEBSIDE http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_vapor http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna es.wikipedia.org/wiki/Máquina_eléctrica Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia PREGUNTAS 1. ¿Que es el Sistema de Potencia? 2. ¿Cuales son la fuentes primarias de potencia? 3. ¿Cuáles son la formas de transmisión de energía? Ing de Perforación de Pozos Sistema de Potencia
