Tema 5 - Motores de Fondo - PDM's

TEMA 5 – MOTORES DE FONDO

1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON..Los “Motores de Fondo (downhole motors – DHM)” son herramientas que convierten la energía hidráulica del flujo del lodo en energía mecánica que permiten la rotación del trepano sin necesidad transmitir esta rotación desde superficie. 2. METO METODO DOS S DE PE PERF RFOR ORAC ACION ION SLIDING: Perforación sin rotación de superficie donde el DHM proporciona toda la rotación al trepano. Usado para la construcción del tramo direccional del pozo.  

ROTARY: Perforación con rotación de superficie mas la rotación transmitida por el motor de fondo.  Usado para la construcción del tramo tangente del pozo. 

3. TIPO TIPOS S DE MOTO MOTORE RES S DE FON FONDO DO Los Los moto motores res de fondo fondo son son poten potencia ciado dos s por por el flujo flujo del del lodo lodo de perfo perforac ración ión.. Los Los dos dos importantes tipos de motores de fondo son:  

Los Motores de Desplazamiento Positivo – PDM. Las Turbinas que básicamente son bombas centrifugas o axiales.

El diseño de ambas herramientas herramientas es totalmente totalmente diferente. Las turbinas fueron ampliamente ampliamente usadas hace algunos años atrás. Sin embargo, las mejoras en los diseños de los trépanos y PDM han hecho que hoy en día las turbinas solo sean usadas en aplicaciones especiales. Los Los princ principi ipios os de opera operació ción n tanto tanto de los los PDM PDM como como de las turbina turbinas s se mues muestra tran n a continuación. PRINCIPIOS DE OPERACION

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4. MOTORE MOTORES S DE DESPLAZ DESPLAZAMI AMIENT ENTO O POSITIVO POSITIVO – PDM’s PDM’s El primer motor de fondo usado en los campos petroleros fue el Dinadrill (Configuración lobular 1:2). Todos los motores de fondo constan basicamente de los siguientes elementos:      

Válvula de Descarga (Dump Valve Assembly). Sección de Poder o Potencia (Power Section) Sección Ajustable. Transmisión Sección de Rodamientos (Bearing Section) Sección Giratoria (Drive Shaft Assembly)

4.1.- Válvula Válvula de Descarga Descarga (Dump Valve Valve Assembly) Assembly) Permite que el lodo llene el interior de la sarta de perforación perforación durante los viajes y la vacíe mientras realizamos alguna conexión o sacamos la tubería fuera del pozo.  Permite el paso de lodo hacia la sección de potencia.  La válvula opera a través de un resorte el cual presiona un pistón.  El pistón de la válvula es activado por presión diferencial (requiere aprox. 30% del flujo de lodo para forzar el pistón abajo)  La válvula evita el influjo del pozo por el interior de la herramienta y permite que en los viajes la tubería salga seca. 

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4.2.- Sección Sección de Potencia Potencia (Rotor/E (Rotor/Estator stator)) Los Los motor motores es de desp desplaz lazam amien iento to posit positivo ivo son una una aplic aplicac ación ión inver inversa sa de las bombas de Moineau.  El fluido es bombeado dentro de las cavidades progresivas del motor.  La fuerza del fluido causa el movimiento rotatorio de la transmisión dentro del estator.  La fuerza rotacional entonces es transmitida a través de la transmisión al trepano 

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► El roto rotorr es un un vá vásta stago de de ace acero co con cha chapa cro cromada en fo forma rma de de héli hélice ce espiral. ► El est estator es un una cav cavidad de ac acero hue hueca, don donde se al aloja una una gom goma compuesta de elastómero, la cual adopta una forma espiral durante su fabricación. ► El rotor es elaborado elaborado con un perfil de “lóbulos “lóbulos”” coincide coincidente nte y similar similar al armado helicoidal del estator.

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LOBULOS

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El estator siempre tiene un lóbulo más que el rotor. ► Una Una vez vez ensa ensam mblad lado el ro rotor tor y el es estato tatorr form forma an un un sell sello o con contin tinúo a lo largo de puntos coincidentes de contacto. ► La rota rotaci ció ón y el to torqu rque disp dispo onible en en un PDM PDM de dependen del del áng ángulo de contacto y el número de lóbulos en el estator y el rotor.

► Las Las confi configu gura raci cion ones es roto rotor/ r/es esta tato torr (o rela relaci ción ón de de lóbu lóbulo los) s) actu actual alm mente ente en en uso son: ½, ¾, 5/6, 7/8 o 9/10. ► Las Las conf config igur urac acio ione nes s ½ desa desarr rrol olla lan n las las mayo mayore res s velo veloci cida dade des s y solo solo est están án disponibles para trépanos de PDC y diamante natural. ► A may mayor or cant cantid idad ad de de lóbu lóbulo los s se tie tiene ne meno menore res s velo veloci cida dade des s (