¿Cómo funcionan las bombas de lodo en el sistema de circulación de la perforación de pozos de petróleo?
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Quiero agradecer también el apoyo a todos los usuarios que me acompañan en el desarrollo y seguimiento de mis artículos dedicados a la ingeniería involucrada en los procesos de la industria petrolera.
En esta ocasión quiero explicar a todos ustedes el funcionamiento que tienen las bombas de lodo dentro del proceso de perforación y el papel que cumple en la circulación del fluido de perforación.
Introducción
Como muchos sabemos las bombas en su sentido general son empleadas para poner en movimiento y circulación cualquier tipo de fluido, para este caso en la perforación de pozos se utilizan fluidos de perforación que cumplen con ciertas funciones muy propias para el cumplimiento del diseño de la perforación y construcción del pozo.
Las bombas empleadas para movilizar el lodo de perforación ponen en movimiento el fluido llamado también lodo de perforación, este fluido es succionado por estas bombas llamadas bombas reciprocantes o de doble acción, el objetivo de este post es dar a conocer el funcionamiento de las bombas de lodo junto con las características y capacidades de operación.
Recurso audiovisual en donde se complementa acerca de las características y elementos que deben conocerse de las bombas de lodo para el cálculo del caudal
¿Es necesario conocer la relación que tienen las bombas de lodo con el sistema de circulación?
Lógicamente al ser las bombas de lodo las que mueven el fluido de perforación resulta necesario incorporar las bombas dentro del sistema de circulación, dentro del sistema de circulación sin lugar a dudas el fluido resulta ser el protagonista del sistema de circulación, por todas estas razones es necesario realizar una breve descripción del sistema de circulación:
Desde el punto 1 hasta el 4 el fluido de perforación es succionado por las bombas de lodo (4) y transportado por un conjunto de mangueras hasta entrar por la sarta de perforación, los puntos que recorre para llegar desde las bombas de lodo hasta la sarta de perforación son los puntos 8, 9, 10 y 18.
Una vez que entra a la sarta de perforación sale por los chorros o jets de la mecha de perforación (26) para regresar por el espacio anular (espacio entre el hoyo y la tubería de perforación) y circulando por la línea de retorno (28) hasta llegar a los tanques nuevamente de donde será bombeado nuevamente por las bombas de lodo, teniéndose así un ciclo o circuito por donde circula el fluido de perforación.
Dado las características y vinculación de la bomba de lodo con el fluido de perforación, resulta imposible no vincular la bomba de lodo con el recorrido que hace el fluido de perforación dentro de la técnica de perforación rotatoria.
Generalidades de fluidos de perforación
En la industria petrolera específicamente en el área de perforación de pozos el fluido de perforación es llamado también lodo de perforación, son empleados en la perforación con diversas utilidades, entre las más importantes están:
Transportar los ripios o cortes producidos por la actividad de perforación en el fondo del pozo hasta la superficie.
Generar un revoque liso y permeable para evitar que las paredes del pozo se derrumben.
Enfriar y lubricar la mecha de la fricción generada por el corte ente los dientes de la mecha y las rocas de la formación.
Entre los tipos de fluidos encontrados en la industria petrolera podemos encontrar diversos tipos entre los que figuran:
Fluidos base agua.
Fluidos base aceite.
Fluidos aireados y espumosos.
En fin la diversidad de estos tipos de fluidos va a depender de la profundidad en la que nos encontramos, ya que por ejemplo si nos encontramos en una profundidad donde no queramos contaminar los acuíferos no vamos a utilizar un fluido base aceite sino un fluido base agua. Ahora que si nos encontramos a altas profundidades lo más aconsejable es emplear un fluido base aceite.
Para que el fluido pueda cumplir con las múltiples funciones que debe ejercer en la perforación de pozos también es necesario el uso de ciertos aditivos químicos que cumple con una función determinada, por ejemplo si se desea incrementar la densidad del lodo para ejercer una mayor presión hidrostática en el fondo del pozo es necesario agregar una arcilla denominada barita, a continuación les muestro una imagen de cómo podemos conseguir la barita en las actividades de perforación:
Es importante que la preparación y almacenamiento del fluido de perforación (lodo de perforación) se haga en un tanque con el suficiente espacio que permita el manejo y transporte desde el tanque activo pasando por la succión de las bombas de lodo hasta que cumpla el ciclo de circulación, a continuación les muestro una imagen en la que se puede apreciar las características de magnitud de un tanque de lodo:
Funcionamiento de las bombas de lodo
Las bombas de lodo se colocan justo al lado del tanque activo con la intención que pueda succionar el lodo de perforación del tanque activo y ser transportado a través de todo el sistema de circulación.
Por ejemplo si se tienen dos bombas de lodo, lo más conveniente es que solo se coloque en uso una sola bomba de lodo para que la otra quede como reserva en caso de que falla la que este funcionamiento. Sin embargo para que solo se pueda tener una sola bomba en funcionamiento es necesario que no se requiera un valor de caudal muy grande, generalmente tener en funcionamiento una sola bomba es porque lo que se está perforando es un pozo poco profundo.
Como se menciona en la introducción de este artículo, las bombas de lodo empleadas para las actividades de perforación de pozos bombas reciprocantes o de doble acción, estas bombas cada vez que efectúa una embolada logra poner en circulación un volumen igual a dos veces la capacidad volumétrica del cilindro, y como cada bomba usa dos cilindros que se accionan simultáneamente resulta que el volumen total expulsado por la bomba en cada embolada sea 4 veces el volumen del cilindro.
