BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA)
INTRODUCCION Durante las operaciones normales de perforación, la presión hidrostática a una profundidad dada, ejercida por la columna de fluido de perforación dentro del pozo debe superar la presión de los fluidos de la formación a esa misma profundidad. De esta forma se evita el flujo de los fluidos (influjo, patada o kick) dentro del pozo Puede ocurrir sin embargo que la presión de los fluidos de formación supere la presión hidrostática de la columna del lodo. El fluido de formación, sea agua, gas o aceite entrara dentro del pozo, y esto se conoce como patada de pozo. Una patada de pozo se define como influjo controlable en superficie de fluido de formación dentro del pozo. Cuando dicho flujo se torna incontrolable en superficie esta patada de pozo se convierte en un reventón. Es muy importante tener un sistema de seguridad en un pozo petrolero por tal razón se instala un conjunto de válvulas preventoras denominadas BOP debido, a que en la etapa de producción se puede presentar surgencias causadas por:
Densidad insuficiente del fluido.
Prácticas deficientes durante las maniobras
Llenado deficiente del pozo.
Pistoneo / Compresión.
Pérdida de circulación.
Presiones anormales.
Obstrucciones en el pozo.
Operaciones de cementación.
Se debe realizar un control permanente del comportamiento de las presiones del subsuelo con la finalidad de prevenir que las surgencias se conviertan en descontroles. A mayor presión, habrá mayor dificultad para el control del pozo. Las BOP proveen protección en caso del reventón del pozo por presiones bajo tierra aislando el espacio anular del pozo de la presión atmosférica
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MARCO TEORICO Sistema de control BOP (Preventor de surgencias) Las válvulas BOP o preventores de surgencias son válvulas de cierre, que permiten aislar el espacio anular del pozo de la presión atmosférica. Ellas proveerán protección en caso de reventón del pozo por presiones desde bajo tierra. El “conjunto de válvulas preventoras” se denomina en inglés “STACK” (apilado por
su forma de montaje) y debería responder los diseños y especificaciones de la norma API RP53 hoy la mayoría de los operadores exigen que las BOP y sus periféricos cumplan los requisitos del API, por su norma de SEGURIDAD
TIPOS DE BOP Anulares BOP Se usa en la parte superior del stack y puede cerrarse alrededor de cualquier diámetro de tubo En caso de emergencia puede llevar a cabo un cierre total del pozo Generalmente el primer BOP que ay que cerrar cuando ocurre un kick. Se usa en operación de stripping porque el único tipo de BOP que puede mantener el sellado durante el paso de las tool joints Tiempo de cierre (reguladores API RP 53): -
Para 20” de diámetro
-
Para diámetros menores de 20” menos de 30 segundos
menos de 45 segundos
Los BOP anulares cuentan con un piston de cierre del aparato que es operado hidráulicamente mediante la aplicación de presión en las cámaras para el cierre y la apertura
Los principales componentes del BOP son: -
Cuerpo
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Cabeza
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Pistón
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Cámara de cierre y apertura
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Unidad de empaque
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Sellos
Principios operacionales Cierre.- cuando el BOP empieza a cerrar, el fluido de trabajo entra en la cámara de cierre y empuja el pistón hacia arriba. En consecuencia la unidad de empaque aprieta mas y mas alrededor del centro del BOP, sellando. Apertura.- durante la apertura, el fluido de trabajo entra en la cámara de apertura y empuja el pistón hacia abajo (la cámara de cierre debe estar descargada). La unidad de empaque a su posición original abriendo el BOP. La BOP anulares se caracterizan por: -
Presión de apertura/cierre
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Máxima presión de trabajo (WP)
BOP RAM
Pueden ser de tipo sencillo, doble o triple y tiene que contar sea con un mecanismo manual que com un ram hidráulico para bloquear el sistema (reglamento API).
Cuentan con conexiones principales y laterales con bridas o empalmadas con abrazaderas y son todo, salvo pocas excepciones, para servicio H2S.
Son particularmente apropiados para las operaciones de stripping, pero no pueden utilizarse solos
Durante el stripping o a altas presiones, pueden combinarse sea con BOPs anulares u otro ram BOP.
Principales ventajas del BOP ram comparado con el BOP anular
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Mejor resistencia para valores de alta presión
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Requiere menor volumen de fluido de control, lo que implica menor tiempo de cierre
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Pueden soportar el peso del drill string (durante el hang-off)
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Permiten el stripping en caso de valores de presión muy altos (de ram a ram)
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Una vez cerrados previenen la expulcion del drill string
Componentes y operaciones
El BOP tiene un sistema de cierre/apertura compuesto por dos pistones horizontales hidráulicamente operados a travez de sus respectivas cámaras de presurización. Activan los rams para abrir y cerrar el pozo. Principalmente componentes del BOP: -
Cuerpo
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Sistema de cierre/apertura
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Sistema de asegurador de rams
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Unidades de empaque (rams)
Operaciones Cierre/apertura hidráulico.- está compuesto por dos pistones horizontales y se opera hidráulicamente a través de los cámaras para activar los ram para abrir y cerrar el pozo Asegurando los rams.- en caso de control de un blow-out, si los BOP rams han sido cerrados, el cierre de ram siempre tiene que ser bloqueado Asegurando manualmente.- el sistema de seguro manual también puede ser usado para cerrar el BOP en caso de emergencia ( falla del circuito hidráulico)
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MARCAS Y MODELOS DE BOPs Todos los tipos preventor de reventón de pozos (BOPs) anulares son fabricados estrictamente según el API Spec 15 A , y se pueden utilizar para remplazar el preventor de reventón de pozo de shaffer o el de Hydril.
Hay tres que son las más conocidas:
Hydril: GK, GL Y MSP Es la mas utilizada, es de simple operación y mantenimiento, es la menor que tiene cantidad de repuestos de sellos , se fabrican desde 7 1/16 a 21 ¼” En presiones de 2000-3000-5000-10000 psi.
Como todos los anulares tienen un pistón de asiento cónico que es presurizado, que presiona una goma de empaque contra la tapa , deformándola y asiéndola fluir hacia el interior del cuerpo, hasta lograr el empaque contra el tubular y la tapa.
Shaffer: Spherical (wedge y bolted cover) La marca shafer tiene un conjunto de sellos mas complejos que el de Hydrill, no es muy distinta para cambiar la empaquetadura. En la “BC” se
desabollona la tapa y no es necesario desenroscar. Se fabrican según el rango de “ la Wedge” en los diámetros mayores de 13
5/8.
Rams shaffer: Tiene varios modelos que no son compatibles con todas las bop y en algunos casos no se pueden utilizar por las tolerancias y fallas La correspondencia de los rams de shaffer es complicada y suele haber errores de uso por qué no se conoce que rams lleva cada BOP.
OPERACIÓN DE RAMS Los rams de shaffer operan de la siguiente manera: La cavidad de rams , o alojamiento tiene una serie de planos inclinados que al moverse el rams por acción del vástago hidráulico lo levantan contra la superficie del sello de la cara superior del alojamiento.
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BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA) Estos planos pueden sufrir desgastes, corrosión y luego terminan en no empaquetar en la parte superior.
Cameron : modelo U Es una de las más utilizadas de todas las BOP a exclusas. Tiene con respecto a la shaffer menores problemas de operación y mantenimiento, mas fácil el cambio de rams, ya que se abre hidráulicamente, y es en general preferida para los equipos. Fabricada en todas los diámetros y presiones desde 7 1/16 – 3000 hasta 15000 psi y hasta 20 ¾ a 21 ½ en 20000psi.
BOP INTERIOR También denominado válvula “dryl” de contra presión, o válvulas de retención, en
una válvula unidireccional que se utiliza para bajar en el pozo bajo presión y permite la circulación del pozo evitando que la presión o el fluido reversen por el interior de la columna. El BOP interior no debe utilizarse para enroscar a un tubing en surgencias o barra de sondeo. 1.- Tornillo liberador de la varilla de accionamiento de la válvula 2.- Herramienta liberadora 3.- varilla liberadora de válvula 4.- Perno de válvula flotadora 5.- Asiento de válvula 6.- Inserto de válvula 7.- Cabezal de válvula 8.- Resorte de válvula 9.- Caja de válvula flotadora
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BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA)
SISTEMA DE CONEXIÓN Las BOP vienen en general en dos modelos o sistemas para unirlas entre si o a las cabezas de pozo:
BRIDADAS: Bridadas API en la cara superior e inferior
ESPARRAGADAS: Sin brida, con espárragos. El cuerpo de la BOP hace de brida.
Las esparragadas son más compactas, pero no dan a veces la distancia necesaria entre el ram y la goma del anular para hacer stripping (bajar o sacar bajo presión). Donde es necesario que las uniones queden entre el anular y los rams). Se usan en los equipos de perforación chico, WO y Pulling por la menor altura que en general se tiene en estos equipos. Es difícil reparar las caras esparragadas cuando se dañan. Presentan en general problemas de corrosión en las caras, que son parte del cuerpo de la BOP y la reparación es más difícil.
Cuando hay corrosión en los alojamientos de los espárragos es frecuente llevarlos a sobre medida. Hay varias marcas y modelos, pero las marcas más comunes de ver en los equipos son
Shaffer: Modelos Sentinel – LWS –
Cameron:
LWP – Chasovoy
Modelos U
INSTALACION Y SEGURIDAD DEL CONJUNTO DE BOP Existen algunas reglas generales de instalación destinadas a mejorar la operación y verificación del conjunto. Al instalar el sistema, verificar cada preventor para asegurar que la inscripción de las exclusas, si hubiera, debe ubicarse en la parte inferior de la exclusa. Se debe tener precaución en el modo de levantar la unidad. Una oscilación inadecuada del sistema podría lastimar a alguien, dañar el equipo y dificultar su correcto apoyo o alineación.
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BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA) Se debe limpiar las ranuras alojamiento de los aros y/o superficies de empalme con trapos limpios, agua y jabón. Los cepillos y raspadores de alambre pueden rayar las superficies de empalme y alojamientos de aros, afectando la prueba del conjunto. Deben identificarse los orificios hidráulicos de abertura y cierre y mantenerse limpios. Basura y suciedad en el sistema hidráulico pueden causar la falla en el sistema.
SEGURIDAD DE LAS BOP
Verificar que las BOP tengan certificación RP53- esto se debe hacer según API cada 5 años o según las normas de la CIA (en algunos casos , las fabricas recomiendan hacerlo cada 3años ,ej.: shaffer)
Verificar que todos las mangueras de presión hidráulica estén correctamente protegidas (revestidas), antes de montar el BOP.
Verificar durante los test. que no exista personal no autorizado en el área de testeo.
Verifique las posiciones de las válvulas durante las operaciones .
CENTRADO DEL CONJUNTO BOP Central el BOP no es tarea sencilla debido a que el movimiento, asentamiento o inclinación del equipo pueden centrarlo el efecto no repercute de inmediato pero el daño a largo plazo pude ser severo provocando un desgaste excéntrico del conjunto o un desgaste del casin o desgate del pozo y la reparación del conjunto implica un trabajo prolongado y costoso. Por esta razón emplean anillos o bujes de desgate para minimizar el daño interno.
APLICACIONES Durante la operación de perforación para prevenir una surgencia Permite sellar el espacio anular de los tubos de revestimiento dejando el pozo cerrado por complete. Bajo el estado de cerrado del pozo, permite realizar las
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BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA) tareas de circulación del líquido de perforación, regulación de flujo y descarga de reventones, control del pozo a través de la cruceta inferior o la tubería conectada a la salida lateral del armazón. En situaciones especiales, puede cortar la herramienta de perforación para lograr el objetivo de cierre del pozo. Permite colgar herramientas de perforación. El RAM de diámetro variable permite cerrar el espacio anular formado por distintas medidas de tubos y tubos de revestimiento dentro de cierto rango.
RECOMENDACIONES Y CONSIDERACIONES 1.- Antes de la operación se debe tener el tiempo necesario para investigar el equipo en el pozo y verificar las instrucciones y limites indicados por el fabricante. 2.- Durante el movimiento de la tubería, prueba u otra operación con el BOP, se deberán verificar las presiones y operación respecto de los valores recomendados para el BOP en particular. 3.- Las mangueras, válvulas hidráulicas, líneas, accesorios y conexiones en las unidades del BOP deben ser inspeccionadas y verificadas diariamente a fin de detectar el desgaste o falla. 4.- Realizar curso de orientación para los operarios. 5.- Se recomienda dedicar un tiempo adicional para la verificación de funcionamiento del acumulador mientras se efectúa la pruebas de BOP. Es necesario vigilar numerosos aspectos indicados anteriormente por que requieren entrenamiento, simulacros y trabajos en equipo.
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BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA) BOP ANULARES
CONJUNTO DE BOP ANULARES
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BOP (PREVENCIÓN DE SURGENCIA) BOP RAM
Simples
Dobles
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