API 4F Subestructura de la plataforma de perforación Marco de acero para el soporte del suelo de la plataforma

La subestructura es el gran armazón de acero ensamblado directamente sobre el sitio de perforación que soporta todo el piso de perforación, el mástil, la mesa rotatoria, el malacate y todo el equipo de perforación asociado. Es la base sobre la cual descansa toda la operación de perforación. A diferencia del mástil que se eleva verticalmente para soportar el bloque viajero y la carga del gancho, la subestructura proporciona la plataforma de trabajo elevada para el perforador y la tripulación, alberga equipos de control de pozos como el conjunto del preventor de reventones (BOP) y transmite de manera segura todas las cargas operativas (carga del gancho, carga rotatoria, carga de reserva y cargas del mástil) al suelo.

Las subestructuras son componentes esenciales para los equipos de perforación montados en camión, los equipos de perforación montados en remolque y los equipos de reparación. Sus funciones principales incluyen:

Soporte del mástil y el Derrick – Proporciona una base rígida para el montaje del mástil y la transmisión de cargas.

Elevación del piso de perforación – Crea una holgura adecuada debajo de la mesa rotatoria para la instalación del BOP, el acceso al cabezal del pozo y el espacio operativo.

Soporte de cargas de la mesa rotatoria – Soporta el par y el peso total transmitidos a través de la sarta de perforación durante la rotación.

Capacidad de reserva – Soporta el peso de los tramos de tubería de perforación cuando la sarta se saca del pozo.

Alojamiento de equipos del cabezal del pozo – Crea espacio debajo del piso de perforación para conjuntos de BOP, colectores de estrangulamiento y sistemas de control de pozos.

La altura de la subestructura generalmente está determinada por dos factores clave: el tipo de equipo (montado en camión, montado en remolque o modular deslizante) y la holgura requerida para el conjunto del preventor de reventones (BOP). Una altura libre suficiente debajo de las vigas rotatorias, que generalmente varía de 2 m a más de 7.5 m, es esencial para acomodar el equipo del BOP y proporcionar acceso seguro para las operaciones de control de pozos.

Todas nuestras subestructuras están diseñadas y fabricadas de acuerdo con API Spec 4F (Especificación para Estructuras de Perforación y Servicio de Pozos), el estándar de la industria que cubre Derrick de acero, mástiles, subestructuras y conjuntos de bloques de corona para operaciones de perforación y servicio de pozos de petróleo. También incorporamos la verificación de diseño a través de Análisis de Elementos Finitos (FEA) utilizando ANSYS Workbench o software equivalente para optimizar la estructura, la estabilidad y el rendimiento de soporte de carga.

Características Clave

1. Subestructura Integral (Tipo Combinación Caja sobre Caja / Bloque)

El diseño más simple y económico. La subestructura consta de dos o más cajas de acero fabricadas que se apilan y atornillan en el sitio. El mástil, el piso de perforación y todo el equipo se instalan a nivel del suelo y se elevan juntos utilizando la potencia del malacate o cilindros hidráulicos.

Ventajas:

 Construcción simple, alta rigidez, excelente distribución de carga, fácil de fabricar y mantener.

Aplicación Típica: Equipos de perforación montados en camión, equipos de reparación, perforación de poca a mediana profundidad donde no se requiere reubicación frecuente.
Subestructuras Serie – Especificaciones TécnicasLa subestructura presenta una disposición de marco interior y exterior que permite ajustar la altura del piso de perforación extendiendo la sección superior hacia arriba desde la base inferior. El mástil suele ser de diseño telescópico de dos o tres secciones, y puede moverse con el módulo principal del equipo o por separado.

Ventajas:

 Altura ajustable para diferentes requisitos de conjunto de BOP, altura de transporte reducida (telescopiada hacia abajo), buena estabilidad cuando está completamente extendida.

Aplicación Típica: Equipos de reparación de mediana profundidad, equipos de perforación montados en remolque, pozos que requieren holgura variable para BOP.
Subestructuras Serie – Especificaciones TécnicasLa subestructura utiliza un mecanismo de enlace de paralelogramo (tijera) que se pliega para el transporte y luego se levanta a su posición hidráulica o mecánicamente en el sitio. El piso de perforación y el mástil se pueden instalar en posición baja, y luego elevarse junto con el mástil. El piso de perforación es de tipo plegable o estructura de paralelogramo, completo con puerta en V, conducto de escape, pasarelas, barandillas, escaleras, agujero de ratón y agujero de rata.

Ventajas:

Altura de transporte extremadamente baja (tan baja como 2.7 m / 9 pies), montaje rápido (a menudo en 30 minutos), no se requiere grúa para el montaje en muchos modelos, ideal para perforación en plataformas de pozos múltiples.

Aplicación Típica: Equipos terrestres de movimiento rápido, operaciones de perforación en plataformas, equipos de reparación de pozos profundos, equipos de perforación serie ZJ.
Subestructuras Serie – Especificaciones TécnicasUna versión más avanzada del diseño plegable donde la subestructura se divide en dos módulos separados (izquierdo y derecho) que se transportan de forma independiente y luego se conectan en el sitio. Cada módulo contiene su propio sistema de elevación hidráulica.

Ventajas:

Peso de transporte individual reducido, excelente para transporte legal por carretera en regiones con límites de carga por eje estrictos, adecuado para equipos más grandes (ZJ40 y superiores).

Aplicación Típica: Equipos de perforación grandes, ubicaciones remotas con condiciones de transporte desafiantes, programas de perforación de pozos profundos.
Subestructuras Serie – Especificaciones TécnicasLa subestructura está integrada en un chasis de semirremolque. El nivel frontal de la subestructura puede ser telescópico mientras que el módulo trasero está montado en semirremolque. El mástil suele ser telescópico de dos o tres secciones y puede moverse con el módulo principal del equipo o por separado.

Ventajas:

Movimiento extremadamente rápido (montaje en horas en lugar de días), elimina la necesidad de remolques de transporte separados, diseño autónomo, ideal para operaciones de servicio y reparación de pozos en campos maduros.

Aplicación Típica: Equipos de reparación (serie XJ), equipos de perforación de poca profundidad, flotas de servicio de pozos que requieren capacidad de movimiento rápido del equipo.
Subestructuras Serie – Especificaciones TécnicasNuestra gama de productos de subestructuras cubre los siguientes modelos y parámetros técnicos correspondientes:

Modelo de Subestructura

Altura del Piso de Perforación (m / ft)

La carga vertical máxima que la subestructura puede soportar a través del mástil y el sistema viajero durante las operaciones de izaje. Esto incluye el peso de la sarta de perforación, la sarta de revestimiento o el equipo de completamiento que se introduce o se saca del pozo. A modo de perspectiva, una clasificación de 2,500 kN (aprox. 250 toneladas) es típica para equipos de perforación terrestres de mediana profundidad; se requieren 3,000 kN (aprox. 300 toneladas) para pozos más profundos.

Carga Máx. de Viga Rotatoria: La carga máxima que pueden soportar las vigas de la mesa rotatoria mientras la sarta de perforación está girando. Esta carga se transmite a través de la mesa rotatoria a la cimentación de la subestructura. Las cargas de las vigas rotatorias son típicamente más bajas que las cargas estáticas de gancho porque la rotación induce fuerzas dinámicas y vibraciones. Tenga en cuenta que estas cargas pueden aplicarse simultáneamente con la carga de gancho y la carga de reserva, según se define en la Sección 7 Carga de Diseño de API Spec 4F.

Capacidad de Reserva: La altura máxima de los tramos de tubería de perforación que se pueden apilar en el Derrick cuando la sarta de perforación se saca del pozo. La capacidad de reserva se expresa como la longitud de un tramo de tubería de perforación (típicamente dos o tres singles unidos) que se puede apilar en el tablero de apilamiento. Una mayor capacidad de reserva indica la capacidad de manejar tramos más largos, lo que reduce el tiempo de perforación. Por ejemplo, una capacidad de reserva de 6,000 pies significa que la subestructura puede soportar el peso total de una columna de tubería de perforación de 6,000 pies parada en el Derrick.

Altura Libre Debajo de las Vigas Rotatorias: Esta es la holgura vertical entre las vigas de la mesa rotatoria y el suelo (o la base de la subestructura). Para modelos con alturas de piso de perforación más altas (por ejemplo, SZT3000/6.7-FZ con una altura total de 6.7 m / 22 pies), la altura libre debajo de las vigas rotatorias es típicamente 1-2 metros menos que la altura total del piso de perforación, dependiendo de la profundidad de la viga. La altura libre es fundamental para la instalación del conjunto de BOP. La especificación API generalmente requiere una altura libre mínima de 21 pies (6.4 m) para operaciones de perforación estándar, como se muestra en las licitaciones de la industria.

Cargas Estáticas Nominales de Gancho: La clasificación de carga estática se mide con un número especificado de ramales de línea de perforación (generalmente 8, 10 o 12 ramales) bajo condiciones de carga de viento definidas (típicamente 36 m/s / 80 mph). API Spec 4F requiere que la clasificación se muestre en la placa de identificación de la subestructura, junto con la fecha de fabricación, el número de serie y el nivel PSL.

Verificación de Diseño FEA: Todas las clasificaciones de carga se verifican mediante análisis de elementos finitos en 3D utilizando ANSYS Workbench, SolidWorks Simulation o software equivalente. Los modelos FEA evalúan la subestructura bajo múltiples combinaciones de casos de carga según se define en la Sección 8 de API Spec 4F, incluidas las cargas operativas, las cargas de viento (con y sin reserva), las cargas dinámicas, las cargas de montaje, las cargas de transporte y, cuando se especifica, las cargas sísmicas y las cargas de hielo.

Componentes de la Subestructura – Desglose DetalladoUn conjunto completo de subestructura consta de los siguientes componentes clave:

Base de apoyo

 – La sección más baja que contacta directamente con el suelo o las almohadillas de cimentación. La función principal es soportar todo el peso del equipo y distribuir las cargas uniformemente al suelo.

Subestructura del mástil – La estructura de soporte dedicada que soporta los pies del mástil y transmite las cargas del mástil (incluida la carga del gancho y las cargas del ancla de línea muerta) a la base de apoyo y al cuerpo de la subestructura.

Cuerpo de la subestructura – El marco vertical y horizontal principal que soporta la carga de la mesa rotatoria y proporciona almacenamiento en pie (área de reserva). Este es el elemento principal de soporte de carga de todo el conjunto.

Plataforma flotante – Un área de trabajo elevada (a veces llamada "plataforma del mono" o plataforma auxiliar) que almacena herramientas del cabezal del pozo y proporciona espacio de trabajo para el hombre de la torre y la tripulación del cabezal del pozo durante las operaciones de perforación.

Vigas rotatorias – Vigas de acero fabricadas pesadas directamente debajo de la mesa rotatoria. Estas transmiten el par rotatorio y las cargas verticales de la mesa rotatoria al cuerpo de la subestructura. Para equipos más grandes, la clasificación de carga de las vigas rotatorias puede exceder los 2,500 kN (aprox. 560,000 lb).Piso de perforación – La plataforma de trabajo que consta de placas de acero estriadas (típicamente de 1/4" de espesor para áreas estándar, 3/8" de espesor alrededor del área rotatoria para mayor durabilidad) con alfombrillas antideslizantes alrededor de la mesa rotatoria para la seguridad de la tripulación. Incluye puerta en V, agujero de rata, agujero de ratón, conducto de escape, pasarelas, barandillas y escaleras.

Dispositivo de instalación de BOP – Un carro o sistema de patín para instalar, quitar y dar servicio al conjunto del preventor de reventones. Proporciona movimiento guiado debajo de la subestructura para un manejo seguro y eficiente del BOP.

Guía deslizante – Se utiliza para levantar o bajar la tubería de perforación durante las operaciones de perforación. Alinea la tubería con la puerta en V y la pasarela.

Escaleras y plataformas de acceso – Típicamente se proporcionan dos escaleras (una desde el piso de la subestructura hasta el suelo en el lado del perforador, una desde el piso de la subestructura hasta el piso del transportador en equipos montados en camión). Las barandillas tienen 1 m (3 pies 6 pulgadas) de altura con rodapiés para protección contra caídas perimetrales.

Por qué asociarse con Sunrise para Subestructuras de PerforaciónComo empresa comercial especializada con sólidas asociaciones de fabricación certificadas por API, Sunrise ofrece:

Subestructuras certificadas por API Spec 4F – Cumplimiento total de los requisitos de la 5ª Edición (2023), con PSL-1 o PSL-2 disponibles.

Gama completa de tipos de diseño

– Configuraciones integral, telescópica, plegable, plegable dividida y montada en remolque para adaptarse a cualquier tipo de equipo o requisito operativo.Contáctenos – Cada subestructura se analiza utilizando ANSYS Workbench o software equivalente, con informes de diseño disponibles para revisión del cliente.

Documentación NDT completa – Informes de inspección MPI, UT y DPT incluidos con cada envío.

Capacidad a baja temperatura – Materiales especiales y procedimientos de soldadura disponibles para operación a -45 °C para programas de perforación en climas árticos y fríos.

Soporte logístico global – Documentación de exportación, flete marítimo/aéreo y entrega a ubicaciones de perforación remotas en todo el mundo.Contáctenos para solicitar la subestructura adecuada para su equipo de perforación o reparación. Proporcionamos el tipo de diseño correcto, la altura del piso de perforación, las clasificaciones de carga y la documentación de cumplimiento de API para la profundidad de su pozo y los requisitos operativos específicos, con verificación FEA completa, inspección NDT y entrega a tiempo.