Conexiones Superficiales de Control

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL

ABRIL 2006


Contenido 5. Conexiones Superficiales de Control. 5.1. Consideraciones de Diseño 5.2. Especificaciones 5.3. Líneas de Matar y Estrangular 5.4. Estranguladores 5.5. Múltiple de Estrangulación 5.6. Válvulas 5.7. Arreglos 5.8. Consola de Control Remoto

5. Conexiones Superficiales de Control


Al seleccionar las conexiones superficiales de control del pozo, se deben considerar factores tales como las presiones de la formación y en la superficie, métodos de control

de

pozos

que

serán

empleados,

situación

ambiental del pozo, corrosividad, volúmenes, toxicidad y abrasividad de los fluidos esperados, como lo especifican las prácticas recomendadas API -RP53.


5.1. Consideraciones de Diseño


Factores para el diseño Presiones de la formación. Presiones previstas en la superficie. Ambiente circundante. La corrosividad, volumen, toxicidad y abrasividad del fluido. Método de control del pozo.


5.2. Especificaciones

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Las especificaciones y recomendaciones, que deben cumplir las conexiones superficiales de control, son: Todas las líneas, válvulas, conexiones, válvulas de contrapresión, etc., sujetos a la presión del pozo (del carrete de control al múltiple de estrangulación), deben ser de un rango de presión de trabajo de los preventores, como mínimo. Los

componentes

deben

cumplir

las

especificaciones

API

correspondientes para manejar la presión, temperatura y corrosividad previstas de los fluidos de la formación y del fluido de perforación.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL En las presiones de trabajo de 3M y mayores, deben usarse conexiones bridadas, soldadas o con abrazaderas en los componentes sujetos a la presión del pozo (no roscable).

El múltiple de estrangulación debe ser instalado en una posición de acceso fácil, de preferencia fuera de la subestructura de la plataforma o de la subestructura del equipo en tierra.


La línea de estrangulación y la de matar deben instalarse

lo

más

rectas

que

sean

posibles

y

suficientemente sujetadas (ancladas) para evitar un exceso de latigazo o vibraciones.

Deben

tomarse

en

cuenta

las

propiedades

de

resistencia a bajas temperaturas de los materiales que se utilicen

en

condiciones.

las

instalaciones

donde

existan

estas


En las instalaciones con presión de trabajo de 5M o mayor, se recomienda: El uso de dos válvulas de abertura completa entre preventores y la línea de estrangulación. Que se active en forma remota una de las válvulas anteriores (válvula hidráulica). Debe instalarse por lo menos un estrangulador de operación remota (estrangulador a control remoto hidráulico).

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Es recomendable que exista en el equipo refacciones para los elementos sujetos a desgastes o daños, cuya falla perjudica gravemente la eficacia del múltiple de estrangulación: Una válvula completa. Los componentes críticos de los estranguladores ajustables, tales como las boquillas, insertos, empaques, juntas, anillo "O" ó arreglos de discos y camisas de desgaste. Los componentes críticos del estrangulador de control remoto. Artículos diversos, tales como mangueras, tubería flexible, cable eléctrico, manómetros, pequeñas válvulas y conexiones para las líneas de control y los críticos componentes eléctricos.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Todos los componentes del sistema del múltiple de estrangulación

deben

ser

protegidos

contra

la

congelación mediante el calentamiento, drenaje o su llenado con algún fluido adecuado.

Todas las válvulas del múltiple de estrangulación que están sujetas a la erosión causada por el flujo del pozo, deben estar completamente abiertas (100%).

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Los arreglos del múltiple de estrangulación, sus condiciones previstas para algún pozo específico y el grado deseado de protección,

podrían

indicar

algunos

mejoramientos

o

modificaciones, tales como el uso de válvulas hidráulicas adicionales,

tubería

para

válvulas

y

estranguladores,

manómetros redundantes. Cuando se instale en la salida de los estranguladores un amortiguador y que se interconecten las líneas de salida del fluido, deben tomarse provisiones para aislar las fallas o defectos sin interrumpir el control del flujo. Cualquier vuelta aguda en el arreglo de tuberías, deberá usar tapón ciego.


5.3. Líneas de Matar y Estrangular

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Línea de matar La línea de matar permite el uso de una bomba auxiliar de alta presión (unidad de alta presión) y su extensión es hacia un lugar apropiado para la colocación de dicha unidad. Recomendaciones para su instalación: Todas las líneas, válvulas, válvulas de contrapresión y conexiones de flujo, deben tener una presión de trabajo igual o mayor al arreglo de preventores. Para las conexiones o válvulas con presión de trabajo 3M o mayor, deben usarse conexiones bridadas, soldadas o con abrazaderas.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Los componentes deben tener un diámetro suficiente para permitir un ritmo razonable de bombeo sin exceso de fricción, el mínimo diámetro interior recomendado es de 2”. Los componentes que podrán estar expuestos a los fluidos de perforación, o a los fluidos de la formación, deben cumplir las especificaciones API respectivas, poniendo atención especial a los requerimientos de presión, temperatura y de resistencia a la corrosión. En las instalaciones de 5M o mayor, deben usarse dos válvulas de abertura completa entre el arreglo de preventores y la línea de matar.


Deben Ilevarse a cabo las pruebas, la inspección y el mantenimiento general de los componentes del múltiple de estrangulación, de acuerdo con el mismo calendario que para el arreglo de los preventores. Todos los componentes del sistema de la línea de matar deben ser protegidos contra la congelación, mediante el calentamiento, drenaje o su llenado con algún fluido adecuado. Deben tomarse en cuenta las propiedades de resistencia a temperaturas bajas de los materiales que se utilicen en las instalaciones sujetas a temperaturas bajas.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL La línea de matar no debe usarse como tubo de llenado al pozo. El uso rutinario de la línea de matar podría causar la erosión de las líneas y de las válvulas, reduciendo así su utilidad en una emergencia. La línea de matar conecta las bombas de Iodo del equipo, con una de las salidas laterales del carrete de controlo de los preventores. La conexión de la línea de matar al arreglo de preventores, dependerá de la configuración parcial que tengan, pero debe localizarse de tal manera que se pueda bombear fluido debajo de un preventor de arietes, que posiblemente sea el que se cierre. Sólo en caso de extrema urgencia, la línea de matar podrá conectarse a las salidas laterales del cabezal o carrete de TR.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Para la línea de matar son aplicables las especificaciones de la línea y múltiple de estrangulación mencionadas anteriormente, las más sobresalientes son: Todas las líneas, válvulas, conexiones, válvulas de contrapresión, etc., deben ser de un rango de presión de trabajo similar al que tiene el conjunto de preventores como mínimo. El diámetro mínimo recomendado es de 2” y se deben evitar componentes con diámetro interior reducido. Debe tener doble válvula conectada a la salida lateral del conjunto de preventores.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Todos los componentes de la línea deben protegerse contra el congelamiento o las altas presiones. Únicamente se deben utilizar conexiones bridadas, soldadas o de grampa y evitar el uso de las roscables en todos los componentes cuando el rango depresión sea mayor de 3000 Ib/pg2 (211 kg/cm2). Todas las partes integrantes de la línea de matar deben cumplir las especificaciones API, especialmente en lo que se refiere a la presión de trabajo, resistencia a la temperatura y corrosión.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL La línea deberá probarse con la misma frecuencia y a la misma presión del conjunto de preventores; así mismo, en lo que se refiere a la inspección y operación. No debe utilizarse como línea de llenado, ya que el uso excesivo provoca desgaste de los componentes que limitarían su empleo en caso de emergencia. Deberá estar provista de por lo menos una válvula de contrapresión (check), con el fin de evitar que el pozo quede desprotegido si al estar bombeando por la línea ocurre una fuga.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Línea de matar para 2000 y 3000 lb/pg2 de presión de trabajo

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Línea de matar para 5000, 10000 y 15000 lb/pg2


Línea de estrangulación Tanto la línea de estrangulación como las líneas corriente abajo del estrangulador: 1. Deben ser lo más rectas posible. En su caso, deben usar tapón ciego. 2. Deben ser sólidamente sujetadas para evitar un exceso de latigazo o vibración.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL 3. Deben tener un diámetro suficiente para evitar un exceso de erosión o de fricción causada por los fluidos, a saber: El mínimo diámetro nominal recomendado para las líneas de estrangulación es de 3” (en las instalaciones con presión de 2M, un diámetro nominal de 2” es aceptable). El mínimo diámetro recomendado nominal para las líneas de descarga corriente abajo de los estranguladores es de 2”.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Para las operaciones con altos volúmenes y de perforación con aire o gas se recomiendan líneas con un diámetro mínimo nominal de 4”. Deben instalarse rutas alternas para el flujo y el abocinado, corriente abajo de la línea de estrangulación, a fin de aislar los componentes erosionados, taponados o defectuosos para su reparación sin interrumpir el control de flujo.


5.4. Estranguladores

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Se instalan en el múltiple de estrangulación.



CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Ajustable Los

estranguladores

ajustables

son

accesorios

diseñados para restringir el paso de los fluidos en las operaciones

de

control,

generando

con

esto

contrapresión en la tubería de revestimiento, con el fin de mantener la presión de fondo igual o ligeramente mayor a la del yacimiento, lo que facilita la correcta aplicación de los métodos de control. En PEMEX se usan las marcas Cameron, Willis, Swaco, etc.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Instrucciones para su uso La norma API-16C recomienda que se debe disponer de dos estranguladores ajustables manuales y uno hidráulico en pozos terrestres. En los pozos marinos se recomienda utilizar un estrangulador hidráulico adicional. Los métodos de control de pozos se basan en mantener una presión de fondo constante que equilibre la presión de formación, en este sentido los estranguladores juegan un papel muy importante, ya que permitirán mantener la presión deseada en el fondo del pozo de acuerdo a la apertura del mismo y están en función de las variables siguientes: Gasto y presión de bombeo. Columna hidrostática en el espacio anular Contra presión ejercida en el sistema


Por lo que, para cumplir con la condición de equilibrio de presión se recurre a las variables señaladas siendo la más sencilla y práctica la contrapresión ejercida, la cual se controla con el estrangulador ajustable. Es decir, que en vez de variar el gasto, la presión de bombeo o la densidad del fluido de perforación, resulta más fácil estar variando el diámetro del estrangulador para mantener la presión de fondo constante durante la operación de control.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Estranguladores ajustables

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Hidráulico Su diseño consta de entrada y salida bridadas. Se opera por medio de una consola de control remoto, Algunas ventajas adicionales en comparación con un estrangulador ajustable manual son: La velocidad para abrirlo o cerrarlo y las opciones del diámetro de su orificio. Cuando se obstruye por pedacerías de hule, formación, fierro, etc., se facilita su apertura hasta el diámetro máximo rápidamente, puede cerrarse posteriormente sin suspender la operación del control.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Estranguladores hidráulicos variables


5.5. Múltiple de Estrangulación


El múltiple de estrangulación está formado por válvulas, cruces y tees (“T”) de flujo, estranguladores y líneas. Se diseñan para controlar el flujo de Iodo y los fluidos invasores durante el proceso de control de un pozo. El sistema de control superficial está conectado al arreglo de preventores a través de líneas metálicas que proporcionan alternativas a la dirección del flujo o permiten que éste (por medio de las válvulas) sea confinado totalmente.


La estandarización y aceptación de los múltiples de estrangulación están reglamentados por la Norma API16-C y por las prácticas recomendadas API-RP-53. El diseño del múltiple de estrangulación debe considerar varios factores que deberán tenerse en cuenta: z

Primero se debe establecer la presión de trabajo que al

igual que el arreglo de preventores, estará en función de la presión máxima superficial que se espera manejar, así como de las presiones anticipadas de la formación.


El o los métodos de control del pozo a usar para incluir el equipo necesario. El entorno ecológico que rodea al pozo. La composición, abrasividad y toxicidad de los fluidos congénitos y el volumen por manejar.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Múltiple de estrangulación típico para rangos de presión de trabajo de 2000 y 3000 lb/pg2

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Múltiple de estrangulación típico para rango de presión de trabajo de 5000 lb/pg2

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Múltiple de estrangulación típico para rangos de presión de trabajo de 10000 y 15000 lb/pg2

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Múltiple de estrangulación típico

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Recomendaciones de operación: La línea y el múltiple de estrangulación deberán probarse a la misma presión y con la misma frecuencia que el conjunto de preventores. Todas las válvulas, conexiones y líneas deben cumplir el API-RP-53, en relación con su presión de trabajo, temperatura y corrosividad. Para rangos de presión de trabajo superiores a 3000 Ib/pg2 deberán emplearse únicamente conexiones bridadas, soldadas o de grampa y evitar el uso de las roscables.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL La línea de estrangulación se debe equipar con doble válvula, una de las cuáles será hidráulica cuando la presión de trabajo se eleve a 5000 Ib/pg2. La línea será lo más recta posible y estará suficientemente anclada para evitar vibraciones. El

diámetro

mínimo

de

las

líneas

de

descarga

de

los

estranguladores debe ser de 2”. En lugares donde la temperatura baja a 0 °C deben tomarse las consideraciones congelamiento.

necesarias

para

evitar

el

obturamiento

por

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Debe disponerse de manómetros que registren la presión en las tuberías de perforación y de revestimiento, en el lugar donde se esté llevando el control de las operaciones. No debe tener restricciones en el diámetro interior, con el objeto de evitar altas caídas de presión y desgaste por abrasividad. Debe haber más de una línea de descarga del estrangulador, con el objeto de no suspender la operación por obturamiento, erosión, fugas, etc. Debe haber una línea de desfogue que no pase a través de los estranguladores ajustables y tenga un diámetro menor al de la línea de estrangulación.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL El múltiple debe instalarse en un sitio accesible y fuera de la subestructura del equipo. También permite desfogar altos gastos de fluidos del pozo, evitando represiones en la tubería de revestimiento a pozo cerrado. Debe instalarse doble válvula antes de cada estrangulador ajustable (para rangos de presión de trabajo superiores a 3000 Ib/pg2). Como mínimo, en localizaciones lacustres, terrestres y marinas debe estar instalado permanentemente un estrangulador hidráulico operando a control remoto y dos estranguladores ajustables manuales. En todos los equipos debe instalarse un estrangulador ajustable hidráulico adicional y consola de control remoto

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL En algunas ocasiones, aunque no se muestran en las figuras de los múltiples de estrangulación típicos, se instalan cámaras de amortiguación después del conjunto de estranguladores (como es el caso de las torres de perforación de la Región Marina), con el propósito de conectar líneas de descarga. Al utilizarlos, deberá preverse poder aislarlos en caso de un mal funcionamiento, para no interrumpir el control del flujo. La línea y el múltiple de estrangulación deben estar controlados exclusivamente por la válvula hidráulica y estar dispuestos para que se desfogue por uno de los estranguladores hacia la presa o el separador gas-Iodo.


En caso de no disponer de válvula hidráulica en la línea de estrangulación, el control del múltiple se hará con una sola válvula, de preferencia del múltiple de estrangulación, ya que, aunque está retirado, es más fácil y menos riesgoso el acceso.

Deben efectuarse inspecciones físicas a la línea y al múltiple, con el objeto de verificar que estén correctamente ancladas tanto la línea que conecta el múltiple como todas las líneas de descarga, así como de algunos otros daños físicos que se pudieran presentar.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Múltiple de estrangulación terrestre con cámara de amortiguación de 5000, 10000 y 15000 lb/pg2

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Múltiple de estrangulación de 5000 lb/pg2 con cámara de amortiguación, utilizado en plataforma marina


5.6. Válvulas


Las válvulas de compuerta son parte esencial del equipo de control superficial y se localizan en el ensamble de estrangulación; en las líneas de matar y estrangular principalmente. También se localizan en los diferentes cabezales de tuberías de revestimiento conforme avance la perforación del pozo y las etapas del mismo. En el mercado existen diferentes tipos de válvulas de compuerta y su selección estará en función de diferentes factores como lo menciona en las prácticas recomendadas el API-RP-53.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Válvula Camerón de compuerta tipo F.



CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Como ejemplo, podemos mencionar válvulas contenedoras de presión para 5000, 10000 y 15000 lb/pg2 de 1 13/16”, 2 1/16” y 3 1/16”. Consideraciones de diseño Al igual que los elementos mencionados anteriormente, se deben considerar factores tales como: presiones anticipadas de la formación y en la superficie, método de control a usarse, situación ambiental del pozo; corrosividad, volumen, toxicidad y abrasividad de los fluidos. Recomendaciones: Lubricar esporádicamente el sistema de cierre de la válvula. Se recomienda que el cierre de la válvula la realice una sola persona para evitar dañar el hule de retención de presión por exceso de apriete.


5.7. Arreglos


Como se mencionó en las consideraciones de diseño, los múltiples de estrangulación están reglamentados por la norma API-16-C y por las prácticas recomendadas API-RP-53.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Arreglo del múltiple de estrangulación para equipo terrestre 10M. Especificación No.

CONCEPTO

1

Válvulas de 3 1/16” – 10M

2

Válvulas de 2 1/16” – 10M

3

Cruceta 3 1/16”x 2 1/16” – 10M

4

Cruceta 2 1/16”x 2 1/16” – 10M

5

Portaestrangulador Positivo 2 1/16 – 10M

6

Cruceta 2 1/16”x 2 1/16” – 5M

7

Tee 2 1/16”x 2 1/16” – 5M

8

Válvula de 2 1/16” – 5M

9

Estrangulador Hidráulico Variable

10

Manómetro para 10M

11

Tubería de 3 ½” de diámetro

12

Tubería de 2” de diámetro

13

Línea de carrete de control al múltiple

14

Línea del cabezal al múltiple

15

Línea al desgasificador y presa de lodo

16

Línea de inyección

17

Línea a presa de desperdicio

18

Línea al quemador


5.8. Consola de Control Remoto

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Son unidades auxiliares cuya función es accionar el estrangulador hidráulico por medio de una palanca que regula el cierre y apertura del mismo, siendo registrada en la carátula que muestra la posición del estrangulador. Cuenta además, con manómetros que señalan las presiones en TP y TR así como un contador de emboladas por minuto que indica la velocidad de la bomba. Las señales son enviadas por un transmisor a través de mangueras y los valores se registran en los manómetros de la consola. En PEMEX se tienen las marcas Swaco, Cameron, Willis, etc; y son instaladas en el lugar donde se observe totalmente el escenario durante el control del pozo.

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Consola de control remoto

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Mantenimiento y operación Accionado desde la consola, es recomendable que cada vez que se pruebe el estrangulador se lave perfectamente y se opere su apertura y cierre completo, con el fin de verificar que quede libre de obstrucciones. Deberá verificarse continuamente la calibración de los manómetros, el contador de emboladas que señalen las lecturas

correctas,

que

materiales, sedimentos, etc.

las

líneas

estén

libres

de

CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL Nunca deberá sobrestimar la importancia de entrenar constantemente al personal en el manejo adecuado de un estrangulador ajustable ya sea manual o hidráulico. La manera de evitar confusiones es por medio de los simulacros. Las cuadrillas deberán operar el estrangulador ajustable y la consola de control remoto, durante los procedimientos de simulacros y pruebas. Cuándo menos una vez por semana.


FIN: CAPITULO 5

Conexiones Superficiales de Control

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