LOS MOTORES DE FONDO (DOWNHOLE MOTOR)

Son herramientas que convierten la energía hidráulica del flujo del lodo de perforación en energía mecánica que permiten la rotación de la broca sin necesidad transmitir esta rotación desde superficie.

Tipos De Motores De Fondo

Los dos más importantes tipos de motores de fondo son:

• ·        Los Motores de Desplazamiento Positivo – PDM.
• ·        Las Turbinas.

Motores De Desplazamiento Positivo – PDM

Todos los motores de fondo constan básicamente de los siguientes elementos:

• ·        Sección de Potencia (Power Section)
• ·        Transmisión (Drive Assembly)
• ·        Sección Ajustable. (Bent Housing)
• ·        Sección de Rodamientos (Bearing Section)
• ·        Sección Giratoria (Drive Shaft Assembly)

Sección de Potencia (Rotor/Estator):

Los motores de desplazamiento positivo son una aplicación inversa de las bombas de Moineau o Bomba de Cavidad Progresiva. El fluido del lodo de perforación es bombeado dentro de las cavidades progresivas del motor, la fuerza del fluido causa el movimiento giratorio del rotor dentro del estator, la fuerza rotacional que es transferida a través de La Transmisión a la broca.

El rotor es una barra de acero enchapada en cromo en forma de hélice espiral. El estator es una cavidad de acero hueca, donde se aloja una goma compuesta de elastómero con forma de hélice espiral.

El rotor es elaborado con un perfil de “lóbulos” coincidente y similar al armado helicoidal del estator. El estator siempre tiene un lóbulo más que el rotor, una vez ensamblado el rotor y el estator forman un sello entre ellos llamado interferencia (es decir si se llena de agua, esta queda atrapada dentro de la cavidad que queda producto de la relación lobular dispar) y cuando se perfora el fluido es forzado a pasar a través de esta cavidad. La caída de presión a través de esta cavidad causará que el rotor comience a girar dentro del estator para forzar la salida.

Las configuraciones rotor/estator son comúnmente: 1:2, 3:4, 5:6, 7:8 o 9:10.

A mayor cantidad de lóbulos es menor la velocidad pero se incrementa el torque desarrollado por el motor y viceversa es decir a menor cantidad de lóbulos mayor sera la velocidad y menor sera el torque desarrollado por el motor. 

La magnitud de la rotación producida es proporcionalmente al volumen de lodo de perforación bombeado a través del PDM

El torque generado a través del PDM es proporcional a la caída de presión a través del motor y es también una función del peso sobre la broca (WOB) por lo que un incremento en el WOB creará más torque y de la misma manera un incremento en la presión diferencial requerida a través de la sección de poder.

Una etapa es una rotación helicoidal completa o 360 grados del rotor.

A mayor cantidad de etapas, la sección de poder tendrá capacidad de crear una mayor diferencial de presión, y por tanto mayor torque de salida para perforar.

La potencia del motor está determinada por el número de Etapas y la relación de lóbulos Rotor/Estator.

Transmisión (Drive Assembly):

La transmisión se encuentra conectada en la parte inferior del rotor y en la superior al Drive Shaft, se encuentra dentro de la Sección Ajustable o Bent Housing. Transfiere el torque y la velocidad rotacional de la sección de poder hacia la Sección Giratoria o Drive Shaft y de este a la broca, y además convierte el movimiento excéntrico del rotor dentro de la sección de poder en un movimiento concéntrico a la sección giratoria y compensa la vibración causada por el movimiento excéntrico del rotor y la excentricidad de la sección ajustable (bent housing).

Sección Ajustable (Bent Housing):

El Ensamble Ajustable se puede ajustar de cero a tres grados en diferentes incrementos en el campo. Este resulta útil ya que aporta una amplia gama de posibles tasas de construcción en los pozos direccionales, horizontales y de reingreso.

Además, para reducir al mínimo el desgaste de los componentes ajustables se colocan almohadillas de desgaste con material duro, normalmente situadas directamente por encima y por debajo de la curva ajustable.

Sección de rodamientos (Bearing Section):

La Sección de Rodamientos está compuesta por cojinetes radiales y de empuje. Durante la perforación se transmiten cargas axiales y radiales de la broca a la sarta, mientras esta también proporciona una línea o vía de accionamiento que permite que la sección de poder haga girar la broca.

La sección de rodamiento puede estar sellada y llena de aceite o abierta y lubricada directamente con el lodo de perforación. Los lubricados con lodo de perforación suelen utilizar mangas recubiertas de carburo de tungsteno para proporcionar el apoyo radial, por lo general de un 4% a un 10% del fluido de perforación es utilizado para enfriar y lubricar los cojinetes radiales y de empuje. El lodo sale entonces al anillo directamente encima del Drive Shaft.

Sección Giratoria (Drive Shaft Section):

La sección giratoria es un componente de acero construido rígidamente conectado a la transmisión y se encuentra apoyada dentro de la sección de rodamientos (bearing section) y es con ella que el motor se conecta a la broca de perforación.

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