Bomba simple de lodo de perforación

Especificaciones del lodo de perforación

Viscosidad: 100 cps
; Gravedad específica: 1,7 – 2,3

En la perforación de exploración de petróleo y gas, es necesario bombear lodo de perforación o bentonita al pozo por diversas razones. El bombeo de lodo de perforación enfría la broca y transporta los recortes de perforación a la superficie, creando así un sistema de circuito cerrado. Además, el lodo de perforación proporciona presión hidrostática, impidiendo que fluidos como el petróleo y el gas suban a la superficie. Dado que el lodo de perforación es tixotrópico, se solidifica sin agitación, formando así una barrera eficaz entre líquido y gas.

La consistencia y el método de aplicación del lodo de perforación afectarán las especificaciones de la bomba de lodo. Se pueden utilizar bombas centrífugas , pero para lodos de alta viscosidad, las bombas de tornillo son una mejor opción. El desgaste también es un factor importante, ya que las bombas de desplazamiento positivo operan a velocidades más bajas y experimentan menos desgaste, pero también tienen caudales más bajos.

El lodo de perforación puede ser a base de agua, aceite o sintético. El lodo a base de agua es ecológico y, debido a su proximidad a la superficie, se utiliza habitualmente para operaciones de superficie en pozos. El lodo a base de petróleo se utiliza en formaciones rocosas duras y emplea aceites de baja toxicidad; mientras que el lodo a base de aceite es un producto no derivado del petróleo con propiedades similares a las del plástico.

En la industria de la perforación, ya sea en la exploración de petróleo y gas en pozos profundos, la ingeniería geotécnica o la ingeniería hidráulica, el control y la gestión de los fluidos de perforación (lodo de perforación) son cruciales. El lodo de perforación es una mezcla compleja de agua, arcilla, productos químicos y aditivos, que requiere bombas capaces de soportar alta viscosidad, partículas abrasivas y duras condiciones de operación. Entre estas, las bombas de un solo tornillo o bombas de tornillo se consideran una de las opciones más fiables y eficientes.

Este artículo analiza en detalle la función, el mecanismo, las ventajas y el mantenimiento de las bombas individuales en los sistemas de circulación de lodo de perforación.

Tabla de contenido

Introducción: ¿Por qué es tan importante el lodo de perforación y su transporte?
¿Qué es una bomba simple? Breve introducción a su mecanismo único.
¿Por qué una sola bomba es la opción ideal para el lodo de perforación? (Ventajas clave)
Componentes principales de una sola bomba
Aplicación de bombas individuales en la industria de perforación
Cómo seleccionar la bomba individual adecuada para un proyecto de perforación
Instrucciones de instalación, puesta en servicio y mantenimiento
Solución de problemas y reparación de problemas comunes
Conclusión: Las decisiones inteligentes conducen a una mayor productividad.

Mono-pumps.com Bombas de cámara ML

1. Introducción: ¿Por qué es tan importante el lodo de perforación y su transporte?

El lodo de perforación es más que un simple líquido; es el elemento vital del sistema de perforación. Sus principales funciones incluyen:

Refrigeración y lubricación de la broca: evita el sobrecalentamiento y el desgaste de la broca.
Transporte de recortes: Transporte de partículas de roca y suelo desde el fondo del pozo hasta la superficie.
Control de presión del pozo: formación de una columna de agua estática para evitar que los fluidos subterráneos broten.
Estabilidad del pozo: Prevenir el colapso del pozo.

Para realizar estas tareas, el lodo de perforación debe circular continuamente dentro del sistema a un caudal y presión constantes. Aquí es donde entran en juego las bombas de lodo . Entre los diversos tipos de bombas, las bombas monobomba ocupan una posición especial debido a sus características inherentes.

2. ¿Qué es una bomba simple? Breve introducción a su mecanismo único.

Una bomba de cámara única, también conocida como bomba de tornillo , bomba de cámara progresiva (bomba PC) o bomba espiral , es una bomba de desplazamiento positivo. A diferencia de las bombas centrífugas, su principio de funcionamiento es muy simple pero ingenioso.

La bomba consta de dos componentes principales:

Rotor: Cilindro metálico de sección circular y perfil helicoidal (similar a un tornillo grande).
Estator: Componente de caucho (elastómero) colocado dentro de una carcasa metálica, con una cavidad helicoidal de cierto paso en su superficie interior.

El principio de funcionamiento es el siguiente: el rotor se encuentra dentro del estator. Cuando el rotor gira, debido a las diferentes excentricidades entre el eje del rotor y el del estator, se forman entre ellos una serie de cavidades cerradas e independientes. A medida que el rotor gira, estas cavidades se mueven continuamente del lado de succión al lado de descarga, impulsando el fluido. Este mecanismo puede producir un flujo uniforme, constante y sin pulsaciones.

3. ¿Por qué una sola bomba es la opción ideal para el lodo de perforación? (Ventajas clave)

Su diseño de bomba única lo convierte en una excelente opción para bombear lodo de perforación.

Capaz de bombear fluidos de alta viscosidad con partículas abrasivas: El lodo de perforación suele ser viscoso y rico en sólidos y partículas abrasivas. El mecanismo de cámara progresiva de una bomba monocámara permite bombear estos fluidos fácilmente sin causar daños graves. El elastómero del estator también presenta una alta resistencia al desgaste.
Flujo uniforme y sin pulsaciones: A diferencia de las bombas de pistón que producen un flujo pulsante, una sola bomba puede generar un flujo uniforme y uniforme. Esto es crucial para procesos sensibles como la inyección precisa de aditivos en el lodo de perforación.
Excelente capacidad de autocebado: Una sola bomba puede generar un alto vacío inicial, llenando la línea de succión con líquido y extrayendo fluido desde profundidades relativamente grandes. Esta característica es especialmente útil cuando el tanque de lodo se encuentra en una posición baja.
Alta eficiencia a bajo caudal y alta presión: las bombas centrífugas suelen ser ineficientes a caudales bajos, pero una sola bomba puede generar una alta presión de funcionamiento manteniendo la eficiencia, incluso a caudales muy bajos.
Diseño simple y fácil mantenimiento: Gracias a su menor número de piezas móviles y a su diseño más simple , estas bombas son más fáciles de mantener que otras bombas de desplazamiento positivo. El reemplazo del estator y el rotor es rápido y relativamente económico.
Función bidireccional: Al invertir el sentido de rotación del rotor, también se invierte la dirección del flujo del fluido. Esta función permite realizar el retrolavado o el drenaje de tuberías.

4. Componentes principales de una sola bomba

Para comprender mejor el mantenimiento y la resolución de problemas, es esencial comprender los componentes clave:

Rotor: El componente móvil central de la bomba, generalmente hecho de acero al carbono o acero inoxidable y recubierto con un revestimiento endurecido como cromo duro para mejorar la resistencia al desgaste y la corrosión.
Estator: El componente central estacionario de la bomba, compuesto por un cuerpo metálico y una capa de elastómero. La elección del material de elastómero (p. ej., caucho de nitrilo, NBR o elastómero de alta resistencia) depende del tipo de fluido (lodo de perforación, ácido, productos químicos).
Carcasa: La carcasa que contiene el estator.
Eje de transmisión: transmite la potencia del motor al rotor.
Junta universal: este componente permite transmitir potencia cuando el rotor gira descentrado.
Sellos mecánicos o prensaestopas: evitan fugas de fluido desde el punto donde la junta universal ingresa a la carcasa.

5. Aplicación de bombas individuales en la industria de perforación

Las bombas individuales se utilizan ampliamente en diversos componentes de plataformas o equipos de perforación:

Bombeo de lodo de perforación desde el tanque de almacenamiento al sistema: Transporte de lodo desde el tanque de suministro de lodo hasta la bomba principal de alta presión (bomba de lodo).
Inyección de precisión de productos químicos y aditivos: Debido a su caudal constante y controlable, son ideales para agregar con precisión materiales como polímeros, agentes densificantes (barita) y agentes reductores de agua a la suspensión.
Bombeo de fluidos que contienen recortes de perforación: transporte de lodos espesos desde dispositivos de separación (cribas vibratorias y centrífugas).
Sistema de transporte y descarga de residuos: Bombea el lodo residual a los tanques de almacenamiento correspondientes.

6. Cómo seleccionar la bomba individual adecuada para proyectos de perforación

Elegir la bomba de agua adecuada es crucial para garantizar su vida útil y un rendimiento óptimo. Los parámetros clave de selección incluyen:

Caudal: en galones por minuto (GPM) o metros cúbicos por hora (m³/h).
Presión: La unidad es bar o libras por pulgada cuadrada (PSI). Es la presión necesaria para superar la fricción de la tubería y cualquier diferencia de altura.
Viscosidad del fluido: El lodo de perforación suele ser un fluido no newtoniano de alta viscosidad.
Abrasividad: Tamaño, concentración y dureza de las partículas sólidas en el lodo.
Las propiedades químicas del fluido: el valor del pH y la presencia de sustancias químicas específicas afectan directamente la selección de los materiales elastómeros del estator.
Temperatura de funcionamiento: La temperatura del fluido afecta las propiedades y la viscosidad de los elastómeros.

7. Instrucciones de instalación, depuración y mantenimiento

Seguir los principios de mantenimiento prolongará en gran medida la vida útil de las bombas de agua.

Instalar:

La bomba de agua debe instalarse sobre un chasis resistente y nivelado.
Asegúrese de que la bomba y el motor de accionamiento (motor eléctrico o motor diésel) estén alineados con precisión.
Asegúrese de que los tubos de admisión y escape estén correctamente conectados y tengan el diámetro adecuado. El tubo de admisión debe ser lo más corto y recto posible.

configuración:

Nunca permita que la bomba funcione en seco. Antes de arrancar, asegúrese de que la bomba y la línea de succión estén llenas de líquido.
Gire la bomba de agua en la dirección correcta.
Cargue la bomba de forma gradual y lenta.

Mantenimiento preventivo:

Lubricación: Lubrique los cojinetes y los ejes de transmisión de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
Inspección del sello mecánico: Asegúrese de que no haya fugas anormales.
Revise las vueltas del estator y del rotor: El estator debe permanecer flexible y libre de grietas y dilataciones. El rotor también debe estar libre de arañazos y desgaste severo.
Después de su uso, enjuague la bomba: una vez finalizado el trabajo, enjuague la bomba cuidadosamente con un líquido adecuado (como agua) para evitar que el lodo de perforación se solidifique dentro de la bomba.

8. Solución de problemas comunes

Flujo o presión reducidos:
- Causa: Desgaste del estator o rotor, lo que provoca una reducción del diámetro del estator y un desbordamiento de fluido.
- Solución: Reemplace el estator/rotor.
La bomba de agua no puede bombear líquido (pérdida de succión):
- Causas: Fugas en la tubería de succión, bomba funcionando en seco, altura de succión excesiva.
- Solución: Verifique la conexión del tubo de succión de aceite y agregue líquido a la bomba.
La bomba de agua se calentará mucho:
- Causas: La presión de funcionamiento excede los límites permitidos, la bomba funciona en seco, la viscosidad del fluido es demasiado alta o la lubricación es inadecuada.
- Solución: Verifique la presión de trabajo, asegúrese de que haya líquido y verifique la viscosidad y la lubricación.
Ruido anormal:
- Causas: desgaste de piezas, desgaste de cojinetes, bomba funcionando en modo cavitación (suministro insuficiente de fluido a la entrada de succión).
- Solución: Inspeccione y reemplace las piezas desgastadas para garantizar una succión normal.

9. Conclusión: Las decisiones inteligentes conducen a una mayor productividad.

Las bombas de lodo monofásicas, con su singular combinación de simplicidad, alta eficiencia y durabilidad, se han convertido en un equipo indispensable en la industria de la perforación. Admiten fluidos difíciles de procesar, como el lodo de perforación, ofrecen caudales estables y requieren un mantenimiento relativamente bajo, lo que las convierte en una opción económica y confiable.

Invertir en una bomba única de alta calidad y planificar adecuadamente su instalación, puesta en marcha y mantenimiento preventivo no solo puede evitar costosas paradas de perforación, sino también mejorar la productividad, la seguridad y la durabilidad de todo el sistema de circulación de lodo. En operaciones de perforación complejas y riesgosas, la bomba única es un aliado confiable para ingenieros y operadores.