01 SISTEMAS Y COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE PERF

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EQUIPOS DE PERFORACIÓN
Y SUS COMPONENTES
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Aplicación y uso de los equipos de perforación
Terrestres y marinos
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1.- Equipos de perforación y sus componentes
Tipos de equipos de perforación
Clasificación de los equipos de perforación 
Especificaciones y características de equipos de perforación
Sistemas que integran un equipo de perforación 
Sistema de Potencia
Sistema de Levantamiento de cargas
Sistema de Rotación
Sistema de circulación de los fluidos
Sistema de control superficial
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Equipos de Perforación:  es un equipo utilizado para perforar hoyos de gran profundidad en el subsuelo, con el fin de drenar un yacimiento geológico de la manera más económica y rápida posible..La perforadora se determina de acuerdo a: Tipo y tamaño del pozo. La naturaleza del terreno La profundidad y alcance de los barrenos.
Plataforma petrolera: es una estructura de grandes dimensiones cuya función es extraer petróleo y gas natural de los yacimientos del lecho marino que luego serán exportados hacia la costa. También sirve como vivienda de los trabajadores que operan en ella y como torre de telecomunicaciones.1 Dependiendo de las circunstancias, la plataforma puede estar fija al fondo delocéano, flotar o ser una isla artificial.
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Pozos Productores: Son aquellos que permiten extraer los fluidos de las formaciones productoras, mientras los no Productores (Secos), una vez terminados no producen ni petróleo ni gas en cantidades suficientes como para ser económicamente rentable.
Pozo petrolero: es un proceso rotatoria que consiste en perforar un agujero en el subsuelo, mediante la aplicación de movimiento rotatorio (sarta de perforación) y una fuerza de empuje a un elemento de corte denominado barrena que ataca a la roca convirtiéndola en recortes, para explorar y/o para la extracción de recursos naturales tales como agua, gas o petróleo, por lo que debe ser planeada y ejecutada de tal manera que sea efectuada en forma segura, eficiente y produzca un pozo económico y útil. 
Pozo Exploratorio: Es aquel pozo que se perfora en zonas donde no se había encontrado antes petróleo ni gas. Puede perforarse en un campo nuevo o en una nueva formación productora dentro de un campo existente.
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Pozos de Desarrollo: Son aquellos pozos perforados con la finalidad de explotar, extraer y drenar las reservas de un yacimiento. El objetivo principal al perforar un pozo de desarrollo es aumentar la producción del campo, razón por la cual, se perforan dentro del área probada; sin embargo, algunos pueden resultar secos.
Pozo de Avanzada: Después de la perforación de un pozo exploratorio en un área inexplorada que resulta productor, se perforan los pozos de avanzada con el objetivo principal de establecer los límites del yacimiento.
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PERFORACIÓN MULTILATERAL TIPO TRI-LATERAL
PRODUCCIÓN PROMEDIO 2000 BPD
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PERFORACIÓN MULTILATERAL TIPO STACKED
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Tipos de pozos petroleros
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EQUIPOSDE PERFORACION ONSHORE
AUTOTRANSPORTABLES
CONVENCIONALES
CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS
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	CLASIFICACIÓN	PROFUNDIDAD	
	PESO	PIES	METROS
	LIGERO	3.000-5.000	1.000-1.500
	MEDIO	5.000-10.000	1.500-3.000
	PESADO	10.000-16.000	3.000-5.000
	ULTRAPESADO	16.000-25.000	5.000-7.500
CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS
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COMPONENTES DE UN TALADRO
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Típicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana y
pesada. Se movilizan empleando camiones de carga pesada y
grúas. Los equipos livianos sólo pueden perforar unos pocos
miles de metros. Los grandes son capaces de perforar por encima
de los 6500 metros.
EQUIPOS DE PERFORACIÓN TERRESTRE
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ARMABLES
Los componentes de estos equipos van montados en “patines”, de tal forma, que el equipo puede moverse en unidades en paquetes que pueden ser acopladas fácilmente.
La torre es ensamblada por partes, con pasadores, en el terreno de la localización, y luego se levanta como una unidad integral usando el sistema de levantamiento del equipo (malacate).
EQUIPOS CONVENCIONALES
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Los equipos modernos, se fabrican de tal manera que la torre y los elementos que constituyen el equipo, puedan movilizarse fácilmente e instalarse fácilmente.
Se utilizan para perforar todo tipo de pozos en tierra firme, desde pozos someros hasta ultra profundos.
EQUIPOS CONVENCIONALES
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Autotransportables
Autotransportables son aquellos equipos MONTADOS SOBRE UNIDADES MOVILES y son utilizados para la perforación de pozos verticales o direccionales, con la torre en posición fija (vertical) .
EQUIPOS AUTOTRANSPORTABLES
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Semi Sumergibles
EQUIPOS PARA PERFORACION OFFSHORE
APOYADOS EN FONDO
FLOTANTE
Plataformas
Jackups
Barcos
Barcazas
EQUIPOS PARA PERFORACION OFFSHORE
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EQUIPOS LACUSTRES
BARCAZA SUMERGIBLE
BARCAZA FLOTANTE
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PLATAFORMAS MOVILES 
AUTOELEVABLES “JACK UP”
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PLATAFORMAS MOVILES 
AUTOELEVABLES “JACK UP”
El cantiliver permite asercarse a 
las plataformas fijas
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PLATAFORMAS FIJAS 
(APOYADAS EN EL FONDO)
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PLATAFORMAS SEMISUMERGIBLES
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PLATAFORMAS SEMISUMERGIBLES
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EQUIPOS FLOTANTES
BARCOS PERFORADORES
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BARCOS PERFORADORES
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 INSTALACIONES MARINAS DE PERFORACION
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Sec02_FieldDevelopmentPlanning_All.ppt
TLP		Tension Leg Platform
Mini-TLP	Mini Tension Leg Platform
ETLP	 Extended Tension Leg Platform
SPAR 	Cylindrical Floating Vessels
DDCV	Deep Draft Caisson Vessel
SCF		Single column Floater
Semi-sub	Semi-submersible Floater
FPS		Floating Production System
FPSO	 Floating Production Storage and Offloading
GBS		Concrete Gravity Based Structure
DEFINICIONES
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	TIPOS	A	B	C	D	E
	Profundidad (pies)	8000	10000-12000	15000	20000	25000
	Capacidad de torre (mil lbs)	500	750	1200	1600	2000
	Potencia del malacate (HP)	400	600-750	1500	2000	3000
	Potencia de la bomba (HP)	800	800-1000	1300	1400	1600
	Capaidad de Almacenamiento (Bls)	Menor 500	500-800	1200-1500	1200-1500	1200-1500
	Múltiple de estranguladores	5000	5000	10000	10000	10000-15000
CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS SEGÚN API
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SISTEMAS QUE INTEGRAN LOS EQUIPOS DE PERFORACION Y REPARACION DE POZOS
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SISTEMAS QUE INTEGRAN LOS EQUIPOS DE PERFORACION Y REPARACION DE POZOS
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SISTEMAS QUE INTEGRAN LOS EQUIPOS DE PERFORACION Y REPARACION DE POZOS
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SISTEMA DE IZAJE
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El cable de perforación sostiene todo el ensamble de perforación por medio de un sistema de poleas y varios dispositivos de agarre. Las poleas y los dispositivos de agarre son llamados, herramientas de elevación, entre ellas están incluidas:
1. Bloque de corona
2. Polea viajera
3. El gancho
4. Los elevadores
SISTEMA DE IZAJE
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SISTEMA DE IZAJE
SISTEMA DE IZAJE
LINEA RAPIDA
LINEA MUERTA
 CABLE DE PERFORACION
ANCLA O BECERRO
CORONA
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Es un arreglo de poleas montado en vigas, en el tope de la de la torre de perforación, donde se pasa el cable de perforación en forma alternada, arriba en él mismo y abajo en el Polea viajera, para que el sistema de levantamiento sea operacional.
La mayoría de las coronas tienen de cuatro a siete poleas que puedan ser hasta de 6 pies de diámetro y están montadas en fila en un pasador central.
Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender la sarta en el pozo o colocarla a una elevación conveniente durante las operaciones de perforación sobre el piso de la torre.
 CORONA
 CORONA
Polea viajera
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Diseño: la distribución del peso de un Polea viajera afecta su funcionamiento.
Un buen diseño mantiene la mayor parte del peso más abajo del pasador central, esto hace que el bloque quede derecho, es decir en posición vertical, aun cuando no está cargado, ejemplo, cuando sale del agujero.
POLEA
COJINETES DE RODILLOS
PROTECTOR DE POLEA
RANURA DE POLEA
CAJA PROTECTORA AEREODINAMICA
PLACA DE GRILLETE
GRILLETE
VISTA EN CORTE DE UNA POLEA VIAJERA
GRASERAS
PASADOR CENTRAL
PASADOR DE SEGURIDAD DEL ASA
POLEA VIAJERA
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EL RADIO DE LA RANURA.
Si la ranura de la poleaes demasiado angosta para el cable, habrá desgaste excesivo tanto en éste como en los lados de la polea.
Si la ranura es demasiado ancha, el cable carecerá del soporte lateral necesario y tendrá la tendencia de achatarse al pasar por la polea.
A medida que las ranuras se desgastan con el uso, poco a poco van cambiando sus dimensiones, hasta el punto de volverse ineficaces: por lo tanto, es importante que el radio de las ranuras sea inspeccionado con regularidad (tabla 1).
Se emplean láminas calibradoras especiales en la inspección de las ranuras para determinar cuando deberán reacondicionarse.
LAS POLEAS
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	Diámetro del Cable de Acero, d		Tolerancia*		Radio Fondo de Ranura, R**			
					Mínimo		Máximo	
	3/8 	(9.5)	+1/32,-0 	(+0.8,-0)	0.205	(5.20)	0.215	(5.46)
	7/16 	(11.1)	+1/32,-0 	(+0.8,-0)	0.235	(5.97)	0.245	(6.22)
	1/2 	(12.7)	+1/32,-0 	(+0.8,-0)	0.265	(6.73)	0.275	(6.99)
	9/16 	(14.3)	+1/32,-0 	(+0.8,-0)	0.300	(7.62)	0.310	(7.87)
	5/8 	(15.9)	+1/32,-0 	(+0.8,-0)	0.330	(8.38)	0.340	(8.64)
	3/4 	(19.0)	+1/32,-0 	(+0.8,-0)	0.390	(9.91)	0.400	(10.16)
	7/8 	(22.2)	+3/64,-0 	(+1.2,-0)	0.460	(11.68)	0.475	(12.07)
	1 	(25.4)	+3/64,-0 	(+1.2,-0)	0.525	(13.34)	0.540	(13.72)
	1 1/8 	(28.6)	+3/64,-0 	(+1.2,-0)	0.585	(14.86)	0.600	(15.24)
	1 1/4 	(31.8)	+1/16,-0 	(+1.6,-0)	0.655	(16.64)	0.670	(17.02)
	1 3/8 	(34.9)	+1/16,-0 	(+1.6,-0)	0.720	(18.29)	0.735	(18.67)
	1 1/2 	(38.1)	+1/16,-0 	(+1.6,-0)	0.780	(19.81)	0.795	(20.19)
	1 5/8 	(41.3)	+3/32,-0 	(+2.4,-0)	0.860	(21.84)	0.875	(22.23)
	1 3/4 	(44.4)	+3/32,-0 	(+2.4,-0)	0.925	(23.50)	0.940	(23.88)
FUENTE: American Petroleum Institute
*Tolerancia según se especifica en la tabla 2.
**Radio mínimo de fondo de ranura R es igual al radio nominal del cable de acero, más la mitad de la tolerancia positiva con la suma redondeada al 0.005 de pulgada (0.127mm) más cercano.
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EL DIÁMETRO DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO
Es importante porque el hecho mismo de plegar una línea de acero alrededor de una polea ocasiona ya bastante desgaste en la misma. Los cables de acero de diámetros grandes como 1 1/2 pulgadas o más no son tan flexibles como los de diámetros menores.
Cuando los cables de mayor diámetro están constantemente trabajando alrededor de las poleas, la fricción de alambre contra alambre y torón contra torón es bastante severa. Cuanto más pequeña es la polea más severo es el desgaste.
LAS POLEAS
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Es una pieza localizada debajo del Polea viajera al la que va unido y del cual van suspendidos la unión giratoria, la flecha y la sarta de tubería hasta la barrena durante las operaciones de perforación.
Sostiene el elevador durante el ascenso y descenso de la sarta.
Están diseñados según el peso máximo que pueden levantar.
El rango de diseño varía entre 50 y más de 600 toneladas.
GANCHO
RANGO DE CARGA:
350 a 1.000 Ton (300 a 900 TM)
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COMBINACIÓN DE GANCHO Y POLEA VIAJERA
DIAMETRO DE LAS POLEAS:
24” a 72” (61 a 183 cm)
RANGO DE CARGA:
175 a 650 Ton(160 a 590 TM)
RANGO DE CARGA:
100 a 1.250 Ton(90 a 1.125 TM)
COMBINACIÓN POLEA-GANCHO
GANCHO Y POLEA
SEPARADOS
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Son abrazaderas extremadamente resistentes que sujetan la sarta de tubería, ya sea de perforación, de revestimiento o de producción, de tal manera que la sarta de tubería pueda ser descendida dentro del agujero o sacada de él.
Los elevadores de tubería usados específicamente para tubería de perforación están asegurados al gancho por medio de eslabones, o asas.
ELEVADORES
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Elevador tipo Cuello de Botella: Este tipo de elevador puede levantar tuberías de perforación que tienen un ahusamiento de 18 grados en el hombro de la unión de tubería, justo donde se une con la tubería.
TIPOS DE ELEVADORES
TIPO CUELLO DE BOTELLA DE CIERRE CENTRAL
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Tanto los elevadores de cuello levadizo como los del tipo cuello de botella, se pueden conseguir en dos modelos distintos:
Con un cerrojo central con abertura en el centro.
Con una pequeña abertura lateral para acomodar la tubería de perforación.
Un modelo de elevador con cerrojo central tiene un pasador de bisagra angulado que obliga que el elevador se cierre cuando está cargado.
TIPOS DE ABERTURAS DE ELEVADORES
ELEVADOR DE TUBO DE TIPO DESLIZANTE
PESO-LIVIANO
PESO-PESADO
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TIPOS DE ELEVADORES
AHUSAMIENTO DE 18 GRADOS
UNIÓN DE TUBERÍA EN EXTREMOS CAJA
CUERPO
UNIÓN DE TUBERÍA EN EXTREMO ESPIGA
TUBERÍA DE PERFORACIÓN CON AHUSAMIENTO DE 18 GRADOS
ELEVADOR TIPO CUELLO
DE BOTELLA
Un elevador diseñado para corresponder con el ahusamiento de 18 grados es conocido en el campo como elevador cuello de botella o de 18 grados.
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ELEVADOR TIPO CUELLO LEVADIZO
El elevador tipo cuello levadizo es el que se utiliza con un tipo de tubería que tiene un hombro cuadrangular en la caja de la unión de tubería; la superficie maquinada del elevador levanta contra el hombro cuadrado de la unión de tubería.
Este tipo de elevador también se usa con portabarrenas y tubería de perforación para agujeros de diámetro reducido que no tienen hombros donde el elevador pueda agarrar. En este caso, hay que atornillar un sustituto de izaje o una unión sustituta al portabarrenas o a la tubería, para así proporcionar una superficie de agarre al elevador.
TIPOS DE ELEVADORES
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HERRAMIENTAS DEL PISO
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 PISO DEL EQUIPO
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EL MALACATE
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Características y especificaciones del malacate.
Es la unidad de potencia más importante de un equipo. Por lo tanto, su selección requiere de un mayor cuidado al adquirir los equipos o, en su caso, al utilizarlos en un programa especifico.
Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos, pero sus funciones son las mismas. Es un sistema de levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir la capacidad de carga, a través de un cable enrollado sobre un carrete.
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POTENCIA NOMINAL EN LOS MALACATES
LBS X1000
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POTENCIA
TIEMPO
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63
CALCULO DE LA LONGITUD DEL CARRETE
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COMPONENTES DEL SISTEMA
Bloque Corona
Un bloque localizado en el tope de la torre ó mástil
1. Contiene un número de poleas donde se enrolla la
cable de perforación.
2. El bloque corona provee los medios para llevar la cable
de perforación desde el tambor hasta la polea viajera.
3. El bloque o corona es estacionario y esta firmemente
montado sobre el tope de la torre ó mástil.
4. Cada polea dentro del bloque corona actúa como una
polea individual.
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POLEA VIAJERA Y CABLE DE PERFORACION
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Unión Giratoria
(Swivel)
EL EQUIPO ROTATORIO
EL EQUIPO ROTATORIO CONSISTE
EN UNA UNION GIRATORIA, FLECHA, MESA ROTATORIA, Y LA SARTA DE PERFORACION .
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TOP DRIVE
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TOP DRIVE Needed for Drilling with Casing
 Drilling rotation and torque 
 Hoisting
 Circulating
 Pipe Make-up
 Drilling Automation
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Casing Drive System
 Transfers pipe from “V” door.
 
 Applies connection and drilling 	torque to casing. 
 Supports weight of casing string. 
 
 Protects the casing threads.
 Makes circulation seal. 
 Fast connections. 
 Not absolutely necessary but 	normally used.
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Pick Up CDS.
Make up CDS to top drive.
Place joint in V-door with crane.
Hoist Joint with CDS.
1
4
3
2
Surface Equipment – Drilling
 (Conventional Rig)
71
5. Tail in joint.
6. Stab joint.
7. Stab CDS.
8. MU & Tq connection.
9. Drill Joint down. 
5
6
8
7
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Unobstructed Floor when Drilling with Casing
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VENTAJA MECANICA DE UN POLIPASTO
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77
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Su función es resistir el peso de la sarta de perforación durante las operaciones de levantamiento y descenso de la misma, así como el de las tuberías de revestimiento.
El cable de perforación es una de las partes más costosas en las operaciones de perforación, por lo tanto requiere de un cuidadoso manejo y un mantenimiento adecuado para prolongar su uso.
CABLE DE PERFORACIÓN
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El Cable de Perforación:
Los cables difieren en el número de torones y en el arreglo ó
patrón de los hilos en cada uno de ellos. La mayoría de los Cables de
Perforación se clasifican en 4 grupos, basados en el númerode torones
y el número de hilos por Torón como se muestra en la tabla inferior
extraída del manual IADC:
torones
HILOS
torón
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PREFORMADO
El preformado de los torones es para que encajen apretadamente unas con otras, sin necesidad de someterlos a una tirantez excesiva.
El cable preformado corre menos riesgo de enroscarse o retorcerse cuando se afloja la tensión de la línea (hacer cocas), y se desliza por las poleas con más suavidad, además de tener una vida útil más larga.
El cable preformado es, en cierto sentido, cable muerto, lo que significa que es menos propenso a desprenderse o saltar al ser cortado, como sucedería con un cable que no lo está.
CABLE DE PERFORACIÓN
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CONSTRUCCIÓN
El alma o núcleo, soporta los torones exteriores del cable y determina su flexibilidad. La mayoría de los cables utilizados en los campos petroleros tienen un alma de acero denominada núcleo de cable de acero independiente (NCAI).
Los cables con NCAI tienen mayor fuerza y resistencia al aplastamiento que los cables con alma de fibra; pero éstos últimos son menos costosos y más flexibles, por lo que a menudo se usan para operaciones de limpieza de pozo.
CABLE DE PERFORACIÓN
ALMA O NÚCLEO
CABLE DE ACERO
CONSTRUCCIÓN DEL CABLE DE ACERO
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CONSTRUCCIÓN
El alma de un cable es una torón de hilos de acero que van en espiral en dirección contraria a la torcedura de las torones exteriores. Este arreglo de las torceduras en dirección opuesta equilibra la resistencia del cable y neutraliza el tremendo esfuerzo de torsión que el cable tendrá que resistir cuando esté soportando cargas.
CABLE DE PERFORACIÓN
Calidad del acero. La calidad, o grado, del acero que se usa en los cables de perforación es generalmente acero de arado mejorado.
Trama. La envoltura espiral de las torones en un cable de acero, hacia la derecha o hacia la izquierda, visto desde arriba, se llama la trama del cable.
TRAMA DERECHA TRAMA REGULAR
TRAMA IZQUIERDA TRAMA REGULAR
TRAMA IZQUIERDA TRAMA LANG
TRAMA DERECHA TRAMA LANG
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TRAMA DEL CABLE
 La trama derecha, indica que la dirección del espiral es hacia la derecha.
 La trama izquierda, indica que la dirección del espiral es hacia la izquierda.
 La trama REGULAR, señala que los hilos en cada torón están torcidos en dirección contraria a la dirección del espiral de los torones; esta torsión en direcciones opuestas fortalece el cable y reduce la tendencia a desenroscarse.
Los cables con trama LANG, tienen las torones y los hilos de cada torón torcidos en la misma dirección.
 Estos cables de trama LANG son usados en operaciones industriales más que en los campos petroleros.
 CABLE DE PERFORACIÓN
TRAMA DERECHA TRAMA REGULAR
TRAMA IZQUIERDA TRAMA REGULAR
TRAMA IZQUIERDA TRAMA LANG
TRAMA DERECHA TRAMA LANG
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DISEÑO
Un diseño común es el diseño 6 x 19 Seale.
El número 6 se refiere al número de torones que rodean al núcleo de cable de acero independiente.
El número 19 indica que cada torón tiene 19 hilos: un alambre central rodeado por nueve hilos delgados, y éstos a su vez, rodeados por nueve hilos más gruesos. En el diseño SEALE, el número de hilos internos de cada torón es el mismo que el número de hilos externos.
CABLE DE PERFORACIÓN
85
DISEÑO
CABLE DE PERFORACIÓN
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El Trenzado y su construcción
2. Hilos de Rellenos (Filler)– Consiste en dos capas de hilos
del mismo tamaño trenzados alrededor de un hilo
central. La capa interna tiene la mitad de los hilos de
la capa externa y entre las dos capas se colocan hilos
de relleno más delgados.
Tipo Filler
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El Trenzado y su construcción
3. Sellado (Seale)– Dos capas alrededor de un hilo central con el mismo
número de hilos en cada una. Los hilos en la capa exterior son
más gruesos que los de la capa interior y descansan en los
valles que se forman entre los hilos interiores, haciendo el
trenzado hermético o sellado
Tipo Seale
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El Trenzado y su construcción
4. Warrington – Dos capas de hilos, la capa exterior tiene hilos
de dos tamaños que se alternan entre grande y pequeño. Los
hilos grandes descansan en los valles que se forman entre los
hilos de la capa interna y los pequeños en la coronas o crestas
del trenzado de la capa interior.
Tipo Warrinton
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5.-Patrones combinados
(Seale-Warrinton)
El Trenzado y su construcción
Normalmente las trenzas están preformadas para que tomen la
forma helicoidal que van a tener una vez que estén envolviendo
el cable central. Estas se denomina Trenzas Preformadas o
PRF de sus siglas en ingles (Preformed strands)
Patrones utilizados en los cables de perforación:
1) Hilos de Relleno
2) Sellado (“Seale”)
3) Combinado
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DISEÑO
Una descripción completa de un cable de acero incluye:
1. Longitud
2. Diámetro
3. Número de torones
4. Número de hilos de cada torón
5. Diseño de construcción
6. Tipo, dirección y longitud de su trama
7. Calidad del acero
8. Preformado y tipo de alma
Por lo tanto, una descripción de un cable que especifique 5,000 pies (1500 m), 1 1/8” (29 mm), 6 x 19, Seale, regular, acero de arado mejorado, preformado y NCAI, designa un cable de acero de 5,000 pies (1500 m) de longitud, de un diámetro de 1 1/8” (29 mm), con seis torones de 19 hilos cada uno, de diseño SEALE, con trama regular derecha, de acero de arado mejorado, preformado y con núcleo de cable de acero independiente.
CABLE DE PERFORACIÓN
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SELECCIÓN
Diámetro. 
Es necesario recordar que los cables de perforación están fabricados con sobredimenciones, es decir, con un diámetro mayor a lo especificado. 
Un cable con un diámetro ligeramente mayor que su tamaño nominal puede funcionar apropiadamente, pero un cable cuyo diámetro es menor que su tamaño nominal no podrá ser utilizado.
	Diámetro Nominal del Cable				Subtamaño	Sobretamaño
	0	a	¾	(0.00 a 19.00)	0	1/32 (0.79)
	13/16	a	11/8	(20.63 a 28.57)	0	3/64 (1.19)
	1 13/16	a	1 ½ 	(30.16 a 38.10)	0	1/16 (1.58)
FUENTE: American Petroleum Institute
CABLE DE PERFORACIÓN
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SELECCIÓN
La medición del diámetro de cables se efectúa mediante el uso de un calibrador lineal capaz de medir incrementos hasta de 1/64 de pulgada (0.4 mm). El calibrador se coloca de manera que mida el máximo espesor del cable, o sea, la distancia desde el punto más saliente de una de sus torones hasta el punto más saliente del torón opuesto.
Una medición correcta del cable permitirá que éste siente perfectamente en las ranuras de las poleas. Si cabe demasiado ajustado, la ranura apretará excesivamente la parte exterior del cable y distorsionará el alma. Si queda demasiado flojo, el cable se aplastará, y desgastará la superficie de rodamiento de la ranura. Cualquiera de estas dos situaciones limitará sustancialmente la vida útil del cable.
CABLE DE PERFORACIÓN
CORRECTO
INCORRECTO
Uso del calibrador para determinar el diámetro del cable de acero
Apareamiento del cable del acero con las ranuras de las poleas
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LONGITUD
Antes se acostumbraba cortar el cable de perforación la longitud precisa para guarnir en los bloques el número exacto de líneas que se requeria para realizar un trabajo determinado.
Hoy, se acostumbra tener una longitud de cable adicional como línea de reserva en el tambor, lista para ser usada en el programa de deslizamiento y corte.
El hecho comprobado de que cable más largo rinde más servicio por cada pie (metro) adicional de longitud.
Una cantidad excesiva de cable en el carrete de abastecimiento puede resultar un estorbo si se están perforando pozos someros, con traslados frecuentes de la instalación de perforación.
CABLE DE PERFORACIÓN
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LONGITUD
El costo de trasladar el cable varias veces puede anular la economía resultante del rendimiento mayor de un cable más largo.
La línea de reserva facilita un programa de deslizamiento y corte que resultará en una vida más larga para el cable, si las demás condiciones se mantienen constantes.
	Altura de la Torre o Mástil en Pies (Metros)	Líneas Ensartadas	Longitud Mínima en Pies (Metros)	Longitud Sugerida en Pies (Metros)
	180 (54.86)	6	1,550 (472)	3,500 (1 067)
		8	2,000 (610)	5,000 (1524)
		10	2,250 (686)	a
		12	2,600 (792)	7,500 (2 286)
	150 (45.72)	6	1,300 (396)	3,500 (1 067)
		8	1,600 (488)	5,000 (1 524)
		10	1,900 (579)	a
		12	2,200 (671)	7,500 (2 286)
	125 (38.10)	6	1,100 (335)	3,500 (1 067)
		8	1,350 (411)	a
		10	1,600 (488)	5,000 (1 524)
	90 (27.43)	6	800 (244)	1,350 (411)
		8	1,000 (305)	1,550 (472)
CABLE DE PERFORACIÓN
95
ÁNGULO DE DESVIACIÓN
Es importante para controlar el desgaste del cable. Cuando un cable está guenido entre el tambor y la polea de la línea viva, queda paralelo a la ranura de la polea únicamente en su punto específico del tambor, generalmente en el centro.
A medida que el cable se mueve desde este punto hacia uno u otro extremo del tambor, se va formando un ángulo que causa desgaste al pegar en los flanges o en los lados del tambor la línea viva a alta velocidad.
El ángulo de desviación es inevitable, pero se puede mantener a un mínimo menos de 1.5 grados para tambores ranurados.
CABLE DE PERFORACIÓN
Angulo de desviación
Polea viva
Línea central de la polea viva
Angulo de desviación
Angulo de desviación incorrecto
1.5º
96
AJUSTE DEL CABLE EN LA RANURA DE LA POLEA
DIAMETRO DE LA POLEA:
7/8” a 2” (22 a 51 mm)
97
VIDA ÚTIL
De todos los accesorios reemplazables es decir, artículos que se desgastan más por el uso en las operaciones de perforación el cable de perforación es la unidad de mayor costo para el contratista de perforación, con la posible excepción del combustible y las barrenas.
Por lo tanto, es económicamente de
gran importancia prestar atención a
las diferentes maneras de prolongar
la vida útil del cable de perforación.
CABLE DE PERFORACIÓN
Estos cuidados incluyen:
1. Comprar el cable adecuado para el trabajo especifico
2. Usar poleas y tambor de tamaño apropiado
3. Mantener registros de servicio en toneladas-millas o km
4. Tener un programa de deslizamiento y corte bien planificado y mantener cuidadosamente el cable.
98
DESLIZAMIENTO Y CORTE
Para planificar un programa de deslizamiento y corte es necesario tomar nota de factores tales como:
1. Altura de Ia torre o mástil
2. Número de líneas ensartadas y diámetro de las poleas
3. Registro de las toneladas-km que el cable rinde y debería rendir (según operaciones).
El concepto del deslizamiento de una línea está basado en la idea de que, puesto que la línea se desgasta más en ciertos puntos críticos, éstos deben ser cambiados frecuentemente a diferentes posiciones, para evitar que se deteriore prematuramente en los puntos críticos de trabajo durante las operaciones.
CABLE DE PERFORACIÓN
99
Las rupturas del cable de perforación pueden derivar en:
Lesiones a la tripulacion del equipo
Dños a la torre.
Caída de la sarta de perforación al agujero perforado.
CABLE DE PERFORACIÓN
100
Cada vez que sube o baja la polea viajera el cable realiza un trabajo.
Este Trabajo se puede cuantificar en Toneladas-Kilómetro (T-K)
que es la carga al gancho en toneladas que se multiplica por la
distancia recorrida en km.
Por lo tanto mientras se perfore, se haga un viaje de tubería o
se introduzca TR al pozo el cable realiza Trabajo.
 La cuantificación y registro continuo del Trabajo del cable es
indispensable durante la perforación, ya que la seguridad del
personal estará en juego si se descuida este control.
Aunque en la primera impresión parece muy complicado el
cálculo de Trabajo del cable en realidad no lo es, y en cambio,
es una forma efectiva de vigilar su vida útil .
101
Se le denomina factor de seguridad del cable a la relación que existe entre la resistencia real de cable y la carga de trabajo. En cada trabajo específico se recomienda utilizar un factor de seguridad. Al elegir un cable para una carga determinada ya que de esto depende su rendimiento. Dicho factor de seguridad (o coeficiente de seguridad) se puede expresar en forma matemática como:
Donde:
F.S. = Factor de seguridad, adimensional.
Rr = Resistencia a la ruptura del cable, en Tons. o kg o lbs.
Ce = Cargas estática (o carga de trabajo), en Tons. o kg o lbs.
Los factores mínimos de seguridad, para los cables de acero aprobado por el API son los siguientes:
CABLES DE TAMBOR PRINCIPAL…………………. = 3
CABLES DEL TAMBOR DE SONDEO…………….... = 3
EN OPERACIÓN DE PESCA………………………….. = 2
CORRIENDO TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO….= 2
102
Dependiendo de la aplicación se podrá variar el F.S. cuando se manejen cargas que requieren un máximo cuidado por que involucran un gran riesgo (como en el caso de los ascensores de pasajeros que se aumenta a 8:1 y aún hasta 12:1) Sin embargo, hay que tomar en cuenta que es necesario aumentar el factor de seguridad cuando hay vidas en juego, un ambiente muy corrosivo y si no se tiene una inspección frecuente. Los factores de seguridad más recomendable en las operaciones de perforación se encuentran entre 3.0 y 5.0, para el cálculo de la carga máxima permisible en las lineas
103
El concepto de este cálculo, significa que se puede manejar en las líneas guarnidas en el aparejo una carga o peso hasta de 350 tons., con cierta seguridad ya que nuestras líneas tendrán una resistencia de 2 ½ veces de la carga máxima 
104
Tabla 7.11 Datos del cable acero - Alma de fibra
Clasificación de 6 x 37 alma de fibra
Acero de arado mejorado y extra mejorado tipo SUPERFLEX. 
105
Ejemplo:
Se tiene un mástil T-126 (38.4 m de altura) que requiere un guarnido de cable de 370 m. para esto utilizamos un carrete con cable de 11/8 pulg. y longitud de 2,460 pies (750 m.) construido con acero de arado mejorado preformado serie 6 x 19. Con la gráfica (Fig. 7.14) se hace lo siguiente:
Se localiza horizontalmente el valor de la longitud inicial del cable 2,460 pies (750 m).
Trazar una vertical que intercepte la curva que indica un guarnido de cable de 366 m. (valor más cercano a 370m).
Se traza una horizontal hacia la izquierda y se localiza la vida relativa del cable en servicio el cual para este ejemplo es de 6.8 x 10,000 = 68,000 ton–km aproximadamente. 
106
GRÁFICA 2 PARA CALCULAR META DE SERVICIO
Relación entre ton-km, altura del mástil y diámetro del cable-1315 ton x km
De acuerdo al API, los cortes posteriores al inicial para cables de 11/8 pg. y diámetros menores serán de 160 ton-km menos, o sea 1,315-160 = 1,154. ton-km. Y para cables de 1¼” o mayores será de 322ton-km menos.
Una milla = 1.609 km.
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GRAFICA 3 PARA ESTIMAR EL FACTOR DE SERVICIO DE TON-KM
En el ejemplo anterior los resultados obtenidos son para un factor de seguridad 5, pero suponiendo que el equipo operara en condiciones severas, hay que corregir las ton-km disminuyendo el factor a un valor de 3. 
Para lograrlo se requiere utilizar la grafica número (Fig. 7.16) como sigue:
Partiendo de la intersección, trazar una horizontal a la izquierda, donde se localiza el factor de servicio nuevo, que da un valor adimensional de 0.58, el cual se multiplica por las ton-km. iniciales indicadas para este equipo, obteniéndose los valores corregidos como se señalan a continuación.
Con factor de servicio de 1 El 1ro corte = 1,315 x 1= 1,315 ton-km 
El 2do corte = 1,315 - 160 = 1,154 ton-km
Con factor de servicio de 0.58 El corte = 1,315 x 0.58 = 763 ton-km
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DESLIZAMIENTO Y CORTE
El Término Puntos Críticos se refiere a aquellos lugares a lo largo del cable de perforación que son sometidos a esfuerzos adicionales mientras se introduce o se extrae la tubería del agujero. Estas áreas incluyen los puntos de levante mientras se está entrando al agujero y saliendo de él, y los puntos de cruzamiento en las bridas del tambor donde el cable pega para regresar a formar la siguiente capa de enrollamiento.
Cuando la carga no está soportándose con las cuñas, los puntos críticos sufren enorme tensión. Estos puntos están en la parte superior de las poleas del bloque de corona y en la base de las poleas del Polea viajera.
El punto critico en la polea de la línea muerta nunca varía. Es constante durante el levantamiento de cargas, ya sea elevando tubería fuera del agujero o depositándola en el.
Todos los demás puntos críticos de desgastecambian, dependiendo si la carga sale del agujero o baja dentro de él.
CABLE DE PERFORACIÓN
Puntos críticos de desgaste en el cable de perforación, en las dos posiciones de levante del bloque (sacando o metiendo la sarta)
109
7.5.8. Deslizamiento y corte del cable de perforación
El concepto de deslizamiento del cable está basado en el propósito de que:
El desgaste del cable es mayor en los puntos críticos.
Deslizando el cable, los puntos críticos serán cambiados a un lugar diferente en el cable.
Deslizando el cable, los puntos menos desgastados se colocarán en el lugar de los puntos críticos tan pronto como sean movidos.
La vida útil del cable de perforación puede aumentarse si se utiliza un programa efectivo para efectuar los deslizamientos y cortes basándose en el incremento del servicio. Si se dependiera únicamente de la inspección a simple vista para estimar cuándo se debe deslizar y cortar, se obtendría como resultado cortes excesivos y desgastes no uniformes, disminuyendo con esto, la vida en servicio del cable.
Una regla práctica para los deslizamientos y corte del cable, sería:
Deslice el menor número posible de metros, mientras están en movimiento todos los puntos críticos de desgaste en el cable, para que ninguno sea expuesto al mismo desgaste por segunda ocasión, también es recomendable que se deslice el cable más seguido cuando las operaciones que se efectúan son severas o cuando el cable sufra tensiones intermitentes.
Corte el cable deslizado siempre y cuando:
a) Una inspección visual muestre desgaste bien definido, entonces deberá cambiarse.
b) Se acumule mucho cable en el tambor.
c) Las ton-km. acumulada desde el último corte alcancen el número predeterminado para un corte.
Debemos seleccionar una meta de servicio entre cada corte en valores de ton x km. Este valor puede determinarse mediante gráfica, ajustándose de acuerdo con la experiencia. El trabajo realizado por el cable en cada una de las operaciones, se calculan y se lleva un control para aplicar el programa de deslizamientos y cortes. 
110
Tabla 7.15 Número de vueltas por cortar de cable
Longitud de una vuelta del cable en el tambor L = ∏X D
L= 3.1416 x 18” = 56.54 pg. x 0.0254= 1.43 m
Numero de vueltas = 22/1.43 = 15.5 Vueltas
111
7.5.9. Cálculo del trabajo realizado del cable en diferentes operaciones
1.- FÓRMULA PARA TRABAJO DEL CABLE EFECTUANDO VIAJE REDONDO
112
113
114
115
116
117
118
119
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Sustituyendo valores
121
GUARNIDO DE APAREJOS PARA MASTILES
122
GUARNIDO
Guarnido: Es el ensarte de la línea desde el tambor del malacate hasta el ancla de la línea muerta, pasando alternativamente por una polea del bloque de corona y una del Polea viajera.
El orden en que se guarne la línea alternativamente a través del bloque y polea viajera produce lo que se llama el guarnido patrón, o modelo como se presenta enseguida.
ANCLA DE LA LINEA MUERTA
123
124
125
126
SISTEMA ROTATORIO
127
128
129
130
TOP DRIVE
131
TOP DRIVE
132
LA SARTA DE PERFORACION Y
HERRAMIENTAS DE OPERACION
133
LA SARTA DE PERFORACION
134
LA SARTA DE PRFORACION Y 
SUS COMPONENTES
135
COMBINACIONES ROTARIA, Y 
LLAVES DE FUERZA
136
BARRENAS
137
138
BARRENAS
139
140
SISTEMA CIRCULATORIO
 1. Presas
 2. Líneas de succión
 3. Bombas
 4. Conexiones superficiales
 5. Tubería de perforación
 6. Barrena
 7. Espacio anular
 8. Línea de descarga
 9. Vibradores y/o control de sólidos
10. Recuperación de recortes
10
6
7
1
2
3
4
5
9
8
141
SISTEMA CIRCULATORIO Y BOMBAS DE LODO 
142
COMPONENTES TIPO DEL EQUIPO DE SUPERFICIE
143
BOMBAS DE LODO LINEAS DE DESCARGA , PRESAS DE LODOS
Y CENTRIFUGAS .
144
BOMBAS DE LODO Y VALVULAS DE SUCCION,
DESCARGA Y DE SEGURIDAD
145
146
Para la eficacia de funcionamiento máxima, la presión de la precarga debe ser 75 por ciento de la presión mínima del sistema operativo o de 2,000 psi como mínima
Para las condiciones de funcionamiento normales, la presión de la precarga debe ser de 50 a 60 por ciento de la presión media del sistema operativo o de 2,000 psi.
Para las condiciones de funcionamiento del límite, la presión de la precarga se debe mantener entre 30 y 75 por ciento de una presión de funcionamiento media del sistema o 2,000 psi, mínimo. Para verificar si tienen la presión adecuada de precarga, se debe medir sin la presión de funcionamiento del sistema.
147
PRESAS DE LODOS
148
PARTES INTERCAMBIABLES
149
150
CLASIFICACION DE LOS SOLIDOS
DESARENADOR
151
152
SISTEMA DE POTENCIA
EL SISTEMA DE POTENCIA ES EL NUCLEO QUE IMPULSA
AL EQUIPO DE PERFORACION CUANDO SE REQUIERE REALIZAR UN TRABAJO.
SU MAQUINARIA GENERA LA POTENCIA REQUERIDA PARA MOVER TODOS LOS ELEMENTOS DE CADA UNO DE LOS SISTEMAS ANALISADOS.
153
SISTEMA DE POTENCIA
154
155
156
TRANSMICION DE ENERGIA
157
158
MOTORES CATERPILLAR
CORTE TRANSVERSAL DEL MOTOR
CORTE TRANSVERSAL DEL SISTEMA DE ADMISIÓN DE ESCAPE
159
160
SISTEMA DE SEGURIDAD (PREVENCION DE REVENTONES)
161
ARREGLO DE PREVENTORES
162
PREVENTOR ESPEFIRICO
163
PREVENTORES ESFERICOS
164
PREVENTORE SENCILLO DE ARIETES
165
PREVENTOR DOBLE CON SALIDAS LATERALES
166
RAMS DE PREVENTORES 
167
ARREGLO DE PREVENTORES
168
169
170
171
172
CONJUNTO DE PREVENTORES
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CONJUNTO DE PREVENTORES
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175
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Presión De Formación Normal: Se dice que una presión de poros es “normal” cuando es causada solamente por la columna hidrostática  del agua connata contenida en los poros de la formación y existe comunicación con la superficie.
Presión De Formación Anormal: Es cualquier presión de formación mayor que la presión normal.  Teóricamente se consideran como presiones anormales aquellas altas presiones de formación cuyos gradientes varían entre 0.465 a 1.0 lppc por pie. 
Presión De Formación Subnormal: Son las presiones de formación menores a la presión normal o hidrostática, generalmente son las presiones de formación con gradientes de presión menores a 0.433 lppc por pie. Las cuales  pueden  encontrarse   en   yacimientos   de  formaciones  parcial  o  completamente agotados o formaciones que afloran en superficie.
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