UNIDAD 2. CARRETES CONTROL Y CABEZALES DE TUBERIA DE REVESTIMIENTO.
DE
2.1 ESPECIFIC ACIONES DE CONTROL Y DERIVADAS
DE DE SUS
CARRETES
Carrete de Control El ca carrete de de co control se se in instala pa para co conectar la las líneas primarias de matar y estrangular en un conjunto de preventores. El API RP-53 recomienda que estas líneas se conecten a un preventor preventor con salidas laterales, eliminando eliminando con esto el carrete de
UNIDAD 2. CARRETES DE CONTROL Y CABEZALES DE TUBERIA DE REVESTIMIENTO. control, con la gran ventaja de disminuir la altura del conjunto de preventores, así como el nmero de !ridas que es el punto m"s d#!il del conjunto.
$in em!argo, en la mayoría de los casos se pre%iere usar un carrete, ya que, como est"n sujetos a la erosi&n, resulta m"s econ&mico eliminar un carrete que un preventor' tam!i#n, se dispone de mayor espacio entre preventores, lo que %acilita la introducci&n de la tu!ería a presi&n (strippping), colgado de la sarta y operaciones de corte de tu!ería.
E!e"#$#"a"#one *as salidas laterales de!en tener un di"metro interior nominal no menor de +. e!en usar !ridas, !irlos o a!raaderas para la clase API +/, 3/ y 5/. El di"metro interior de!e ser por lo menos igual al del ltimo ca!eal instalado en el poo. *as clases API 01/ y 05/ de!en tener por lo menos dos salidas laterales, de un di"metro interior mínimo de + para la línea de matar y de 3 para la línea de estrangular. El rango de presi&n de tra!ajo de!e ser acorde al conjunto de preventores
Re"o%enda"#one 2onsiderando las ventajas que se tiene, es conveniente tener instalado cuando menos un preventor de arietes en la parte superior del carrete de control, que pueda cerrar en la tu!ería.
2.2 TIPOS DE CABEZALES Ca&e'ale de T(&er)a de Re*et#%#ento El ca!eal de tu!ería de revestimiento %orma parte de la instalaci&n permanente del poo y se usa para anclar y sellar alrededor de la siguiente sarta de tu!ería de revestimiento. El ca!eal de poo trans%iere las cargas de la tu!ería de revestimiento y de la terminaci&n a la tierra a trav#s de la tu!ería de revestimiento super%icial y provee un sistema de sello y v"lvulas para controlar el acceso a la tu!ería de producci&n y el espacio anular. Est" eco de uno o m"s carretes de tu!erías de revestimiento, carretes de ca!eal de tu!ería (ead spool), el colgador y el "r!ol de producci&n.
*as especi%icaciones del ca!eal son e4puestas en el API-A. esde el dise6o de las tu!erías de revestimiento, se de!en especi%icar los requerimientos del ca!eal de poo. 7a que en la terminaci&n impactar" en varias %ormas8 *as cargas ser"n trans%eridas de la tu!ería de producci&n al ca!eal de poo a trav#s del colgador de la tu!ería. Puede a!er requerimientos de inyecci&n a trav#s del espacio anular por el ca!eal (gas, ini!idores o inyecci&n de agua, etc.). *a metalurgia y tama6o del puerto necesitar"n ser considerados por las caídas de presi&n, erosi&n y aspectos de corrosi&n' así como, los límites de presi&n y temperatura. 2iertas partes del ca!eal del poo ser"n e4puestas a %luidos en el espacio anular (el colgador de la tu!ería de revestimiento de producci&n). *o que puede impactar en su composici&n metalrgica. Puede requerirse el monitoreo de las presiones en el espacio anular. Esto es relativamente %"cil en un poo con ca!eal en super%icie. Pero, para un ca!eal de leco marino, pueden requerirse sensores especiales.
T#!o Por dise6o puede ser rosca!le, solda!le o !ridado, adem"s se utilia como !ase para instalar el conjunto de preventores.
*as salidas laterales del ca!eal, pueden utiliarse para instalar las líneas secundarias (au4iliares) de control y su uso de!er" limitarse para casos de emergencia estrictamente. 2uando las líneas no est#n instaladas, es recomenda!le disponer de una v"lvula y un man&metro en dicas salidas. El API-A esta!lece las siguientes especi%icaciones para el ca!eal de tu!ería de revestimiento. *a presi&n de tra!ajo de!er" ser igual o mayor que la presi&n super%icial m"4ima que se espere manejar. Resistencia mec"nica y capacidad de presi&n acordes a las !ridas API y a la tu!ería en que se conecte. Resistencia a la %le4i&n (pandeo) ser" igual o mayor que la 9R en que se conecta. Resistencia a la compresi&n para soportar las siguientes 9R:s
Sele""#+n *a etapa de terminaci&n es para convertir un poo per%orado en un seguro y e%iciente sistema de producci&n o inyecci&n' y es en el dise6o de la per%oraci&n donde se de!en seleccionar los ca!eales y el "r!ol de producci&n.
9a!la. 2onsideraciones para la selecci&n del ca!eal de producci&n y medio "r!ol.
Adem"s8 Previo al inicio del dise6o del poo se de!e contar entre otros con la siguiente in%ormaci&n, que es %undamental para la selecci&n de los ca!eales y "r!ol de producci&n8 Par"metros del yacimiento8 Porosidad, permea!ilidad, omogeneidad, espesor, "ngulo, presi&n del agua;gas;aceite 2aracterísticas de rocas8 urea de roca, potencial de da6o a la %ormaci&n. Restricciones de producci&n8 /anipulaci&n de %luidos, presiones de inyecci&n. 2aracterísticas de %luido8 ensidad, composici&n, to4icidad, punto de %luide, tendencia a %ormaci&n de escoria, ceras, as%"ltenos, contaminantes. In%ormaci&n de las instalaciones8 Presiones de !om!a, muestreo;prue!as;monitoreo, restricciones de seguridad.
tama6o
de
líneas,
atos de per%oraci&n8 Per%il de poo, programa de tu!erías (y restricciones), v"lvula de seguridad y restricciones de pro%undidad. Aspecto econ&mico del campo8 Importancia de los %luidos, tiempo de vida del campo. *a localiaci&n de puntos de inyecci&n de químicos y la velocidad de %lujo prevista de!er"n tomarse en cuenta, particularmente donde la inyecci&n de químicos es requerida en la tu!ería de producci&n.
2., SELECCI-N DE CABEZALES Y MEDIO ARBOL. E!e"#$#"a"#+n API/A0ISO 12,. N#*el de e!e"#$#"a"#+n del !rod("to PSL 3Prod("t S!e"#$#"at#on Le*el4.
*a selecci&n del P$* se de!e !asar en un an"lisis cuantitativo del riesgo, que es una apro4imaci&n %ormal y sistem"tica para identi%icar eventos potencialmente peligrosos, estimar la pro!a!ilidad de los accidentes que se pueden desarrollar, así como las consecuencias en las personas, equipo y el medio am!iente.
PSL 1 incluye las pr"cticas actuales y es recomendado para un amplio rango de condiciones de servicio en la industria.
PSL 2 incluye todos los requisitos de las pr"cticas adicionales al P$* 0 que se ejecutan actualmente en un amplio rango de la industria, en una gama especí%ica de condiciones de servicio.
PSL , incluye todos los requisitos de las pr"cticas adicionales al P$* + que se ejecutan actualmente en un amplio rango de la industria, en una gama especí%ica de condiciones de servicio.
PSL ,5 incluye todos los requisitos de las pr"cticas adicionales al P$* 3 que se ejecutan actualmente por un amplio rango de la industria, en una gama especí%ica de condiciones de servicio. *a designaci&n del P$* 3< se utilia nicamente cuando es necesario realiar prue!as para de%inir intervalos de gas adicionales a los que ya %ueron pro!ados.
PSL incluye todos los requisitos de P$* 3< m"s ciertos requisitos adicionales y se provee para usos que e4ceden las condiciones del servicio identi%icadas dentro del alcance del est"ndar internacional, y normalmente se utilia para el equipo primario. En la siguiente %igura, se muestra el nivel de especi%icaci&n recomendado para el equipo primario. El equipo primario en un conjunto de ca!eales incluye como mínimo8 2a!eal de la tu!ería de producci&n' 2olgador de la tu!ería de producci&n' Adaptador de la tu!ería de producci&n y la ="lvula maestra. El resto de las pieas del ca!eal se clasi%ican como secundarias. El nivel de la especi%icaci&n para el equipo secundario puede ser igual o menor que el nivel para el equipo primario.
P$* mínimo recomendado para partes principales de ca!eales y "r!ol de v"lvulas.
Ed#"#+n. Aplica si la presi&n parcial del "cido sul%ídrico (>+$) en el líquido producido iguala o e4cede la cantidad mínima especi%icada por ?A2E /R-10@5 para servicio amargo.
Alta "on"entra"#+n del 62S. se BsíB si la concentraci&n del >+$ del %luido producido es tal que en caso de un escape al aire pueda convertirse en una concentraci&n de @1 4 01- C@1 partes por mill&n (ppm)D (el ol%ato umano no puede detectar concentraciones m"s altas que @1 4 01-). Alternadamente utilice BsíB cuando el valor del radio de e4posici&n (RE) al >+$ a 011 ppm sea mayor a 05 m (51 pies) del poo. El RE es de%inido en el artículo 3 de la F9e4as Railroad 2ommission Rule. $e pueden aplicar otros m#todos para calcular el RE, dependiendo de las regulaciones locales. $i un poo est" localiado en un "rea donde no ay su%icientes datos para calcular el RE, pero se espera la presencia de >+$, se puede considerar un radio de e4posici&n a 011 ppm de >+$ igual a 0111 m (3111 pies). $e de!e considerar el impacto potencial de una emisi&n incontrolada de >+$ que amenace la vida y el am!iente cerca del poo. *a siguiente lista se puede utiliar para determinar el riesgo potencial8
0. $i el radio de e4posici&n (RE) a 011 ppm de >+$ es mayor de 05 m (51 pies) a partir del ca!eal del poo, e incluye cualquier parte de un "rea p!lica e4ceptuando un camino p!lico. El "rea p!lica signi%ica una vivienda, negocio, iglesia, escuela, ospital, parada de auto!s, parque, ciudad, aldea, u otra "rea similar que puede estar po!lada. El camino p!lico signi%ica cualquier calle o camino de acceso o uso p!lico. +. $i el radio de e4posici&n a 511 ppm de >+$ es mayor de 05 m (51 pies) a partir del ca!eal del poo e incluye cualquier parte de un "rea p!lica incluyendo un camino p!lico. 3. 2uando el poo est" u!icado en cualquier "rea am!ientalmente sensi!le tal como parques, reservas de la vida salvaje, límites de la ciudad, etc. (aplica a equipos terrestres). G. $i el poo est" u!icado a G m (051 pies) de una %lama a!ierta. 5. $i el poo se localia a 05 m (51 pies) de un camino p!lico. . $i el poo est" localiado dentro o cerca de aguas navega!les tierra adentro. @. $i el poo est" u!icado cerca de a!astecimientos de aguas dom#sticas super%iciales. H. $i el poo est" u!icado a 01@ m (351 pies) de cualquier "rea a!itada. Estas son consideraciones mínimas recomendadas.
Rad#o de e7!o#"#+n 3ROE4 al
H 2 S
El m#todo de determinaci&n del RE se utilia en los Estados nidos. Pero, pueden aplicarse otros m#todos para calcularlo, dependiendo de las regulaciones locales. Para determinar la localiaci&n del RE8 Radio de e4posici&n (RE) 011 ppm J C(0.5HK) (Lracci&n /ol de Radio de e4posici&n (RE) 511 ppm J C(1.G5G) (Lracci&n /ol de
H 2 S H 2 S
) (q)D 1.+5H ) (q)D 1.+5H
&nde8 q8 es volumen m"4imo determinado como disponi!le para descarga, pies c!icos;día. Lracci&n /ol de
H 2 S
8 Lracci&n molar de "cido sul%ídrico en la mecla gaseosa
disponi!le para descarga. RE8 pies. El volumen determinado como disponi!le para descarga (q) en el radio de e4posici&n se especi%ica a continuaci&n8 a) Para poos nuevos en campos de desarrollo, el volumen de descarga se determina usando el volumen aportado por los poos a las condiciones actuales, o al volumen de descarga promedio del campo, tomando el que resulte mayor.
!) El volumen de descarga que se usa en la determinaci&n del radio de e4posici&n, ser" corregido a condiciones est"ndar 0G.5 psia y 1 ML (0 M2). 9a!la. 2lasi%icaci&n de materiales de ca!eales y "r!ol de v"lvulas de acuerdo a sus condiciones de tra!ajo.
9a!la. Requerimientos generales de materiales (API-A, 0Ka Edici&n)
2. COL5ADORES Carrete de TR Por dentro de la !rida in%erior tiene una preparaci&n para reci!ir la !oca de la 9R intermedia y sus sellos secundarios. En el interior de la !rida superior (ta&n recto o c&nico) acepta las cu6as que sostendr"n la siguiente 9R. *as salidas laterales son de !rida con ranura para anillos API y ori%icios para !irlo con tuerca. 9am!i#n tiene preparaci&n para tap&n ciego y v"lvula de contrapresi&n para sustituir una v"lvula de compuerta da6ada. 2ada ca!eal y carrete de 9R tiene instalado en sus salidas laterales
una o dos v"lvulas de compuerta para el control de los espacios anulares de la tu!ería de revestimiento.
2arrete de 9R
2on el o!jeto de mantener un mejor sello del espacio de la tu!ería de revestimiento despu#s del sello primario del colgador de la 9R, se utilia un !rida empacadora tipo F. Esta !rida cuenta con do!le sello y ori%icio de N ?P9 de prue!a, su dise6o permite desliarse so!re la tu!ería de revestimiento.
Orida empacadora LIP tipo F &nde8 0. Ranura para anillo API. +. Ranura para anillo restringido. 3. Empaque F (dos). G. Anillos triangulares (dos). 5. Anillo trapeoidal. . ri%icio para prue!a. A continuaci&n, y como ejemplo se muestra un carrete de 9R FL2 - ++ +1 3;G / !rida in%erior por 03 5;H / !rida superior. $u preparaci&n es con do!le sello tipo F' acepta colgadores de 9R tipos FL2 +0 y FL2 - ++ intercam!ia!les para tra!ajos pesados. Puede reci!ir tam!i#n un colgador tipo FL2 ++ Q de 03 5;H 4 K 5;H que sostiene la 9R de K 5;H. 7 como respaldo del sello secundario se utilia una !rida empacadora tama6o +1 3/ 4 03 3;H de do!le sello tipo F.
En el interior de las salidas laterales tiene roscas donde se colocan tapones o v"lvulas de control.
2arrete de 9R LIP tipo FL2++. 9a!la. Especi%icaciones del 2arrete de 9R tipo FL2-++-
$istema de ca!eales
Carrete de TP $irve de enlace entre un ca!eal o carrete de 9R y el medio "r!ol de producci&n (o de v"lvulas) o para instalar el arreglo de preventores por su !rida superior. entro de la !rida in%erior reci!e el conjunto de sellos secundarios que circunda la ltima tu!ería de revestimiento que llegue asta la super%icie. Alrededor de la !rida superior tiene los prisioneros (yugos) que sujetan al colgador de 9P. Adem"s cuenta con salidas laterales con ranura para anillos API y !irlos con tuercas.
2arrete de 9P y 2olgador *a %unci&n del colgador en la tu!ería de producci&n es la de trans%erir el peso de la tu!ería al ca!eal de poo y contener el %luido del espacio anular entre la tu!ería de revestimiento y la tu!ería de producci&n. >ay cinco tipos de colgador de uso comn8 0. 2olgadores de compresi&n (/etal a /etal o de tipo elastom#rico) de /andril (tipo dona). +. 2olgadores de 9ensi&n del tipo Ariete. 3. Ensam!laje de sellos y cu6as. G. $uspensi&n directa del "r!ol (Ejemplo "r!oles oriontales). 5. 2olgadores de su!-línea de lodo o colgadores de tu!ería con empacador. El nmero de agujeros requeridos para que el colgador de la tu!ería %luya o alimente conductos, líneas de control, líneas de inyecci&n de químicos y línea de acero de!e especi%icarse. Estos podr"n sellarse con un sello anular de anillo en un colgador de cuello e4tendido. En poos en leco marino, se requiere tam!i#n un agujero para el acceso al anular, la orientaci&n apropiada del colgador con respecto a la !ase guía se de!e tomar en cuenta. El m#todo por el que los principales espacios interiores ser"n !loqueados a super%icie durante la remoci&n de los OP o el "r!ol de producci&n de!er" así mismo ser considerado. >ay dos alternativas principales8 El uso de un tap&n en el colgador. Este puede ser un tap&n o una v"lvula cecS o el m"s comnmente utiliado oy día, un niple convencional.
El uso de una línea de acero por de!ajo del colgador. En poos su!marinos, en el espacio anular se recomienda el uso de un niple por de!ajo del colgador.