CAPÍTULO15 A medida que se expande el uso para la tubería flexible (coiled tubing) deben atenderse aplicaciones crecientes a varias operaciones de control de pozos. TUBERÍA FLEXIBLE 15 -1 a unidad de tubería flexible (tubería continua o coiled tubing) ha evolucionado hacia un tipo de unidad portátil compacta y eficiente que elimina el problema de armar y desarmar conexiones que entran y salen del pozo. En la unidad de tubería flexible se usan longitudes continúas de tubería de tamaños variados que se almacenan en un carrete. La longitud es usualmente suficiente para alcanzar la total profundidad del pozo o profundidad de taponamiento. El carrete de tubería no mueve la cañería, como piensan comúnmente aquellos que no están familiarizados con una unidad de tubería flexible; Esto más bien lo hace un inyector/extractor. Los orígenes de la tecnología de la tubería continua (tubería flexible) pueden trazarse a los trabajos pioneros de equipos de ingenieros de los Aliados durante la Segunda Guerra Mundial. El Proyecto PLUTO (acrónimo de Pipe Lines Under The Ocean), fue un proyecto ultra - secreto de invasión de los Aliados que comprendía el tendido de oleoductos desde la costa de Inglaterra a varios puntos a lo largo de la costa de Francia. La cañería de longitud continúa de 3 pulgadas de diámetro interno, fue envuelta en extraños tambores huecos (carretes flotantes), los cuales fueron diseñados para tener L 15-2 CAPÍTULO 15 La tubería flexible tiene muchos usos y está ganando popularidad. suficiente flotabilidad estando con el carrete lleno de línea de tubería a ser arrastrada detrás de barcos colocadores de cable. Al completarse el Proyecto PLUTO, las fuerzas Aliadas habían tendido un total de 23 oleoductos, de los cuales 17 oleoductos fueron tendidos cruzando el Canal Inglés, para proveer un abastecimiento continuo de combustible y así sostener la invasión aliada durante la liberación de Europa. Alrededor de 17000.000 de galones (651088.8 m³) de combustible fueron enviados a los ejércitos aliados a través de los oleoductos de PLUTO a un ritmo de más de un millón de galones (3785.4 m³) por día. El desarrollo del inyector más común de tubería flexible en uso hoy en día, se remonta en el pasado a los trabajos de G.H. Calhoun, y otros (patente de los Estados Unidos No. 2567.009). Este aparato proveía la capacidad de insertar, suspender y extraer sartas de elementos cilíndricos alargados (tales como la tubería, cables, etc.) para servicios de pozos de alta presión Una versión modificada del dispositivo fue desarrollada para usarlo en la flota de submarinos de los Estados Unidos para permitir que las naves tendieran antenas de radio - comunicaciones en la superficie del océano, mientras éstos permanecían sumergidos. Usando el concepto de Calhoun y sus colegas, Bowen Tools desarrollo un dispositivo vertical, de rotación inversa con tracción de cadena, llamado el Sistema de Transferencia de Antena A/N Bra- 18, diseñado para ten- der una antena de bronce de 5/8 de pulgada (15.88 mm de diámetro externo) encapsulada en polietileno, desde una profundidad de hasta 600 pies (182.9 m) debajo del agua. Se instal- aron debajo de la sección media bloques montantes fenólicos reforzados con tela en la sección media de ambos juegos de cadenas y con ellas se aseguraron las antenas dentro de bloques, que tenían ranuras donde se ajustaban los diámetros externos del tubo. La ante- na se almacenaba en un carrete debajo del sistema de transferencia de antenas para la facilidad del ten- dido y la recuperación. El sello contra la presión, esta- ba previsto por un elemen- to tipo stripper, que per- mitía que la antena penetrara al casco de la nave. Los principios básicos de este diseño conceptual, ayudaron en el desarrollo del prototipo de los sistemas inyectores de tubería flexible que se usan hoy en día w Lavado de Arena y Sólidos w Limpiezas de Parafina y Asfaltenos w Descargado del Pozo e inicio de la Producción w Estimulación de Formaciones (Acidificación) w Cementación w Consolidación de Arenas w Servicios de Fresado a Través de la tubería w Perforación w Circulación de Fluidos con Densidad de Ahogo w Colocación de Herramientas de Ensayo y Punzado w Pesca y Herramientas de Colocación w Sartas de Inyección de Productos Químicos w Tubería de Producción USOS DE LA TUBERÍA FLEXIBLE 15-3 TUBERÍA FLEXIBLE La tubería flexible puede bajarse y recuperarse mientras se circulan los fluidos continuamente. Inyector y Preventores de Reventones armados encima de un pozo. Unidad de tubería flexible montada sobre un camión. w Terminaciones sin Tubería (Tubing less) w Sartas de Sifonado para Producción Secundaria w La tubería flexible puede ser bajada y recuperada mientras se están circulando los fluidos en forma continua. w Habilidad para trabajar con presión de superficie presente. No se necesita matar el pozo. w El cuerpo de la tubería flexible no necesita que se hagan o deshagan conexiones. w Se aumenta la seguridad del personal debido a las necesidades reducidas de manipulación de la cañería. w Tiempo de servicio reducido comparado con los equipos de tubería por tramos. w Las unidades son altamente móviles y compactas. Se necesitan cuadrillas menos numerosas. w El daño a la formación se minimiza cuando la terminación o reparación se realiza sin matar el pozo. w La ausencia de conexiones de tubería o uniones, provee mayor holgura en el espacio anular y permite correr tamaños mayores de tubería flexible. w Los tubulares existentes para terminación se mantienen en el lugar, minimizando los gastos de reemplazo del tubing y sus componentes. w Habilidad para efectuar operaciones de control continuo de pozo, especialmente con la cañería en movimiento. w La tubería flexible es susceptible a torcerse enroscándose, lo cual causa la fatiga de la tubería, (debilitamiento) y requiere frecuente reemplazo de la cañería. w La tubería flexible típicamente tendrá un espesor de pared más delgado comparado con la tubería por tramos (con la excepción de la tubería “macaroni” o tubería pequeña). Esto limita la resistencia a la carga de tensión de la tubería. w Debido a los efectos de la fatiga cíclica por doblado, la resistencia especifica a la fluencia del material de la tubería flexible se reducirá; esto VENTAJAS DE LA TUBERÍA FLEXIBLE DESVENTAJAS DE LA TUBERÍA FLEXIBLE 15-4 CAPÍTULO 15 Los caudales de circulación a través de la tubería flexible son típicamente menores que los de la tubería por tramos de tamaños similares. Unidad de tubería flexible armada y lista para bombear nitrógeno afecta adversamente a la resistencia de la tubería contra los reventones y el colapso. w Debido a las características del transporte en carretes (altura y peso), se tiene una longitud limitada de tubería flexible que puede envolverse en un carrete. w Los tamaños de tubería flexible disponibles para servicios son limitados, sin embargo son comunes los de 2 3/8” (60.33 mm) y los de 2 7/8 (73.03 mm). w Debido a los pequeños diámetros y longitudes considerables de sarta, las pérdidas de presión son típicamente muy altas cuando se están bombeando fluidos a través de la tubería flexible. Los caudales de circulación a través de la tubería flexible son típicamente bajos, comparados con tamaños similares de tubería por tramos. w La mayor desventaja de no poder rotar la tubería ha sido parcialmente superada por el desarrollo de herramientas rotatorias en el fondo del pozo, que pueden utilizarse para perforación liviana o para fresado. Sin embargo, la tubería flexible no puede rotarse en la superficie. La tubería flexible es una tubería electro - soldada, fabricada con una costura longitudinal única, formada por soldadura de inducción de alta frecuencia, sin adición de metal de relleno. El primer paso en el proceso de fabricación típica de tubería flexible, involucra la adquisición de materia prima de acero abastecido en planchas de 48” (1219 mm) de ancho, las cuales vienen envueltas en rollos de aproximadamente 3500’ (1066.7 m). Cuando el diámetro de la tubería flexible a fabricarse se selecciona, la plancha de acero se corta en una tira continúa de un ancho dado, para formar la circunferencia del tubo especificado. La faja plana de acero es luego soldada en sesgo a otro segmento de tira para formar un rollo continuo de lámina de acero. El área soldada se desbasta hasta que quede suave, se la limpia y luego se inspecciona con rayos X, para asegurarse que la soldadura esté libre de defectos. Una vez que se ha enrollado una suficiente longitud de tira continúa de acero en la bobina maestra, el proceso de fresado del tubo puede comenzar. El acero en tiras es luego corrido a través de una serie de cuños de rodillo, que trabajan mecánicamente la faja plana, dándole la forma de tubo, puesto que los bordes de la tira de acero se prensan juntas mecánicamente, el proceso de soldadura longitudinal se provee con una bobina de inducción de alta frecuencia que se coloca unas cuantas pulgadas al frente del último juego de rodillos formadores. La bobina de inducción de alta frecuencia genera el calor para soldar por la resistencia al flujo de la corriente eléctrica. El flash de soldadura expuesto en el exterior del tubo se retira y la costura soldada es anillada a temperaturas de aproximadamente. 1650 ºF (899 ºC). Se deja enfriar el tubo y luego se corren pruebas no destructivas de estación, para inspeccionar el cuerpo del tubo. DESCRIPCION DE LA TUBERÍA FLEXIBLE 15-5 TUBERÍA FLEXIBLE Conjunto del Guía Niveladora de Envoltura Cadena Motriz Brida del Carrete Guía Niveladora de Envoltura con Lubricador de Tubería Articulación Giratoria Para Entrada de Fluido de Alta Presión Tubería Flexible Motor del Sistema Motriz del Carrete Esquema simplificado de los componentes de un carrete de tubería flexible El proceso de fresado continúa a medida que se corre el tubo a través de una fresa que le da tamaño, la misma que reduce ligeramente el diámetro después de la soldadura y trabaja la cañería, desbastándola al diámetro exterior requerido y llevándola a las tolerancias de redondez. En este momento, la tubería pasa por un tratamiento de calor sobre el cuerpo entero, utilizando bobinas de inducción. El propósito del tratamiento de calor es el de aliviar los esfuerzos de tensión interna de todo el tubo a temperaturas entre los 1.100 ºF (593 ºC) y 1.400 ºF (760 ºC), con lo cual se logra aumentar la ductilidad del acero. Se deja que la tubería se enfríe, primero gradualmente en el aire y después dentro de un baño líquido. Este proceso da por resultado el desarrollo de los tamaños adecuados de grano de perlita y ferrita dentro de la micro estructura del acero. El tubo nuevo se envuelve en un carrete de servicio o un tambor de madera para su transporte y se prueba a presión. Hay procesos alternativos de fabricación de tubería flexible que pueden requerir que se construya una sarta soldando tope a tope las secciones de tubo. La técnica de soldado a tope puede ser efectuada utilizando prácticas de soldadura TIG o MIG y cada soldadura de extremo debe ser inspeccionada con rayos X para evaluar la calidad de la soldadura. Nótese que la superficie exterior de la soldadura a tope, no se desbasta o perturba de ninguna manera, lo cual pudiera reducir el ciclo de vida y la resistencia a la afluencia en tramos de varios pies (metros) anteriores y posteriores a la soldadura. La sarta de tubería se envuelve luego sobre un carrete de servicio o tambor de transporte según se requiera. Pueden fabricarse sartas escalonadas de tubería flexible, cambiando el espesor de la tubería dentro de la longitud de un carrete individual, mientras que se mantiene un diámetro exterior constante. Esto se hace para aumentar las propiedades de rendimiento de la tubería flexible en secciones seleccionadas, al mismo tiempo que se minimiza el peso total de la sarta. Todos los carretes fabricados para tubería flexible reciben un número único de identificación que se asigna a tiempo de su fabricación. La documentación de cada carrete de tubería flexible debe incluir su número de Identificación, diámetro exterior de la tubería, grado (dureza del acero) del material, espesor de pared, posiciones de las soldaduras y longitud total. Un carrete de tubería flexible puede ser fabricado con un valor calórico determinado, o con una combinación de valores de calor que se seleccionan de acuerdo a un procedimiento documentado provisto por el fabricante. La maleabilidad del producto de tubería flexible, debe ser mantenida por el fabricante durante todos los procesos de fabricación y pruebas. Los requerimientos del comprador a menudo incluyen la maleabilidad producida por el calor en el acero. El concepto de las operaciones de servicios en pozos con tubería flexible, requiere que la longitud continua de tubería se sujete a ciclos repetidos de tendido y envoltura durante su vida útil. La tubería almacenada en un carrete de servicio se desenvuelve dentro del pozo a la profundidad designada y luego se recupera de regreso al carrete de servicio, para su almacenamiento y transporte a la próxima ubicación de trabajo. La vida útil de trabajo de la tubería flexible puede ser definida como la duración del servicio que puede brindar una sarta de tubería continua cuando es sometida a los siguientes factores: w Ciclo de Fatiga por Doblado w Carga de Presión Interna w Carga Axial Aplicada w Corrosión w Daños Mecánicos Todos estos ítem actúan sobre la tubería flexible de una u otra manera durante algún tipo de servicio con tubería flexible y contribuyen a la eventual falla mecánica del tubo. Para asegurar operaciones seguras y confiables en el sitio del pozo, el usuario debe entender el comportamiento único de la tubería flexible para minimizar las posib- ilidades de falla del tubo. Debe tomarse numerosas decisiones durante la vida útil de una sarta de tubería La tubería de longitud continua es sometida a ciclos repetidos de tendido y envoltura (recuperación) durante su vida útil. 15-6 CAPÍTULO 15 flexible para lograr la máxima vida útil remanente. Desde este enfoque, la decisión de retirar de servicio la tubería, debe tomarse sobre la base de las condiciones reales de la tubería y su historial de servicios. Una carga de comprensión sobre la tubería flexible puede ocurrir durante muchas operaciones de servicio donde los efectos continuados de la presión del cabezal de pozo, la presión en el elemento stripper y otras fuerzas relativas pueden suceder simultáneamente. Con la necesidad de aplicar cargas de compresión en aumento sobre la tubería flexible, el pandeo en la superficie se ha convertido en un problema importante. Debido a los efectos de la fatiga del ciclo de dobladura y las fallas de alineamiento de las fuerzas axiales que cargan el tubo, la resistencia al pandeo de la tubería flexible, debería disminuirse con relación a los valores calculados cuando se usan las ecuaciones de pandeo para calcular las fuerzas de pandeo convencionales en la tubería por tramos. La fuerza requerida para inducir el pandeo en la tubería flexible, depende de las características del material, la geometría del tubo flexible, (tales como el diámetro exterior, espesor de pared, y ovalidad), y los esfuerzos residuales dentro del tubo. Cada diseño de inyector de tubo flexible tiene una longitud mínima de tubo no apoyado, que es la porción del tubo entre el último bloque de sujeción completamente enganchado y la parte de superior del stripper energizado. Al efectuar servicios donde se anticipan cargas mínimas de inserción, la longitud de tubo no apoyada es generalmente un problema menor. Sin embargo, donde se espera grandes cargas de inserción, deberá incorporarse una guía anti- pandeo dentro del mecanismo del inyector para proveer apoyo lateral adicional al cuerpo del tubo. La guía anti- pandeo restringe las tendencias al pandeo del segmento de la tubería flexible ubicado entre el bloque de sujeción del inyector completamente enganchado que se encuentre más abajo, y la parte superior del stripper, aumentando significativamente los límites de carga de inserción. El análisis de cargas de compresión sobre la tubería flexible, así como los límites operativos asignados, son componentes principales de un diseño de servicios de pozos apropiado. Generalmente se considera a la fatiga como el principal factor individual para determinar la vida útil de trabajo de la tubería flexible. El despliegue y la recuperación de la sarta de tubería de longitud continua, requiere que el tubo sea sujeto a repetidos eventos de dobladura y enderezamiento, a los que comúnmente se hace referencia como el ciclo del doblado. La magnitud de la tensión impuestasobre el cuerpo de la tubería durante el ciclo de dobladura se considera enorme, en unos casos en el orden del 2 y el 3 por ciento. Al someter la tubería flexible a este tipo de ciclos de fatiga, las fallas por fluctuaciones de tensión y/o estiramiento, podrían ser calculadas adecuadamente usando los enfoques de fatigas multiaxiales para la predicción de la vida útil. Cuadrante 1 Cuadrante 2 Cuadrante 3 Cuadrante 4 10 8 6 4 2 0 -4 -6 -5 -10 5 10 15 25 -2 20 Carga Axial Aplicada (klbs) Tubería Cargada en Compresión Tubería Cargada en Tracción P r e s i ó n D i f e r e n c i a l ( k p s i ) Un carrete de tubería flexible Varios factores afectan los límites operativos de la tubería flexible. La fatiga gener- almente es el principal factor individual que determina la vida útil de trabajo de la tubería flexible. DESCRIPCION DE LA FATIGA 15-7 TUBERÍA FLEXIBLE Sin embargo cuando el proceso del ciclo de la dobladura está combinado con cargas internas de presión en el tubo, la predicción de la vida útil por fatiga, se hace muy difícil de calcular con precisión. Numerosas pruebas efectuadas, han confirmado el hecho de que el ciclo de dobladura de la tubería flexible con la presencia de cargas de presión interna, reducen grandemente la vida útil por fatiga de la cañería cuando se compara con el ciclo de vida de la tubería no presurizado. Fuera de la industria de la tubería flexible, esencialmente no hay otras aplicaciones que involucren la ingeniería estructural de las aleaciones, donde se somete intencionalmente a la tubería a repetidos ciclos de carga de esta magnitud y se espera que el material sobreviva el servicio prescrito. El análisis de tendencias registrado de numerosas pruebas de fatiga de tubería flexible, sugiere que los eventos del ciclo de dobladura impuestos a una muestra dada de tubería flexible con alta carga de presión interna, acumulan el daño por fatiga a una velocidad mucho mayor que los ciclos de dobladura impuestos con baja carga de presión interna. Además de esto, la magnitud del daño por fatiga alcanzado de un evento dado de ciclos de doblado, no puede aplicarse a la vida útil de trabajo de forma lineal. A partir de un gran volumen de pruebas y ensayos efectuados, se ha acumulado evidencia que sugiere que una carga dada de ciclos de doblado, aplicada en la etapa tardía de la vida de trabajo del tubo, causa mayor daño de fatiga que la carga equivalente de ciclos de doblado aplicada mas tempranamente en la vida de trabajo del tubo. Cuando la tubería flexible se somete a la deformación plástica causada por los ciclos de doblado con carga interna de presión, el diámetro del tubo flexible tiende a crecer o a tomar forma de globo. Aún cuando la carga de presión interna se encuentre bastante por debajo de las tensiones de fluencia del material, el cuerpo del tubo queda sometido a tensiones de anulares y radiales que provocan que el material se distorsione en un fenómeno descrito como crecimiento diametral. Los principales factores que influyen en el crecimiento diametral son las propiedades del material, el radio de dobladura, la carga de presión interna y la geometría de la tubería flexible (diámetro exterior y espesor de pared). Un problema fundamental con el crecimiento diametral es la interacción con el equipo de manipulación de superficie y de control de presión. La carga del bloque de sujeción del inyector del tubo inflexible, usualmente tiene un impacto sobre la geometría del tubo y el efecto tiende a variar de acuerdo con la magnitud de la fuerza normal de sujeción, la geometría y desgaste del bloque, y la geometría, presión interna y tipo de material del tubo flexible. La mayor parte de los inyectores de contra - rotación convencionales, tienen bloques de sujeción que se han fabricado para ajustarse al diámetro externo del tamaño especificado de la tubería flexible. Cuando la tubería flexible experimenta el crecimiento diametral, el aumento en el tamaño del tubo crea una condición de carga no simétrica, concentrando la carga de la fuerza normal en los puntos de contacto en los bordes del bloque t t´ t D c D y D x d bi d b Eje Neutro Geometría del Tubo antes del Ciclo de Doblado Geometría del Tubo después del Ciclo de Doblado Eje de Doblado Eventos de doblado que ocurren durante las operaciones con tubería flexible. Eventos de Doblado 1 y 6 Eventos de Doblado 2 y 5 Eventos de Doblado 3 y 4 6 1 1 2 3 4 5 6 T e n s i ó n d e d o b l a d u r a C a r r e t e l Un Viaje A r c o G u í a A r c o G u í a C a r r e t e l ε Tiempo 0 3 4 2 5 Cambios en la geometría del diámetro del tubo como resultado de la ovalidad. Los factores principales que influyen en el crecimiento diametral, incl- uyen el material, radio de dobladura, presión interna y geometría del tubo. 15-8 CAPÍTULO 15 La tubería flexible con material de mayor resistencia a la fluencia sufre un crecimiento diametral menor. de sujeción. Estas concentraciones de esfuerzos en puntos focalizados, inducen daños adicionales dentro del cuerpo del tubo y dan por resultado una deformación adicional de tubo. Otro problema con respecto al crecimiento diametral, se relaciona con el equipo de control de presión. En conjunto del stripper, contiene bujes de bronce que evitan la extrusión de los elementos del elastómero. Estos bujes tienen un diámetro interno que es ligeramente mayor que el diámetro exterior especificado de la tubería flexible. Si el diámetro real de la tubería flexible sobre cualquier eje alcanza o excede el diámetro interno de los bujes de bronce, entonces la tubería flexible se atascará dentro de los bujes, dando por resultado un daño en la superficie del tubo. Una vez que se alcanza esta condición, puede ocurrir que la tubería flexible ya no pase a través del stripper o pudiera ser que dañe el buje de bronce. Para prevenir esta situación indeseable, se debe poner un límite al diámetro máximo permisible de la tubería flexible. Observaciones de las pruebas de fatiga por ciclo de dobladuras, que se relacionan directamente al crecimiento diametral en tubería flexible muestran: w La velocidad de crecimiento del diámetro exterior de la tubería flexible aumenta con el aumento de la carga de presión interna. w El crecimiento diametral de tubería flexible de diámetros mayores, como un porcentaje de su diámetro especificado tiende a ser mayor que el de la tubería flexible de diámetros menores. w Las muestras de tubería flexible con mayor resistencia material a la fluencia tienen menor crecimiento diametral que las muestras con menor resistencia a la fluencia. w Las limitaciones de las tolerancias del equipo de superficie para el crecimiento diametral permisible, restringen la vida útil efectiva de la tubería flexible bajo condiciones de alta presión a solamente una fracción de la vida útil proyectada. Como una consecuencia del crecimiento diametral, la tubería flexible experimenta un adelgazamiento de sus paredes. Asumiendo que la sección transversal del cuerpo del tubo permanezca constante, a medida que el diámetro crece la redistribución de material produce entonces que las paredes del tubo se adelgacen. A medida que el tubo sufre el ciclo de dobladura según el eje neutro, los extremos superior e inferior del tubo, son sometidos a concentraciones más altas de esfuerzo y subsecuentemente experimentan el mayor grado de adelgazamiento. El cambio absoluto en el espesor de pared en los extremos superior e inferior del tubo aparenta ser pequeño, y en este momento no se cree que tenga un impacto significativo sobre la vida útil por fatiga del ciclo de dobladuras de la tubería a menos que el espesor de pared especificado haya sido inicialmente muy delgado. A medida que la tubería flexible se somete a los ciclos sobre radios de doblado pequeño, el tubo tiende a aplanarse y la sección transversal asume una forma elíptica. Después de que el tubo ha pasado por el ciclo, la deformación plástica hace que la geometría elíptica se convierta en una característica dimensional permanente, aún cuando la cañería 0% Ovalización 2% Ovalización 5% Ovalización 10% Ovalización D max = 1.25 D min = 1.25 D max = 1.2625 D min = 1.2375 D max = 1.28125 D min = 1.21875 D max = 1.3125 D min = 1.1875 Arriba: Crecimiento diametral inducido por la presión. Derecha: Ejemplos de cambio geométrico en el diámetro del tubo como un resultado de la ovalización. 15-9 TUBERÍA FLEXIBLE Los daños al la tubería flexible, tales como la ovalización, pueden reducir significativmente la resistencia al colapso. retorne a la orientación enderezada. El término típico usado para describir la tubería con forma elíptica es ovalización. La ovalización del cuerpo del tubo reduce significativamente los valores de la presión de colapso de la tubería flexible, cuando se los compara con los valores de presión de colapso de la tubería redonda de fabricación comercial. La ovalización de la tubería flexible puede también afectar adversamente la capacidad de sellado a la presión y la interacción con el equipo de sujeción. Para propósitos prácticos el límite prudente de operación para la ovalización de la tubería flexible es 5 %. Con el pasar de los años se han hecho intentos de hacer un seguimiento del historial de trabajo de las sartas de tubería flexible que se hallan en servicio, para permitir lograr una máxima utilidad con un mínimo de fallas por fatiga. El resultado de estos intentos ha brindado tres metodologías comúnmente usadas para predecir las condiciones de fatiga de la tubería flexible. METODO DE LAS LONGITUDES CORRIDAS Un método no obsoleto, pero relativamente simplista, usado para predecir la vida de trabajo o vida útil de la tubería flexible, se describe comúnmente como el método de los pies corridos, o longitudes corridas, en el cual la longitud de tubería flexible desplegada dentro de un pozo se registra en cada trabajo efectuado. Estas longitudes de tubería desplegada se suman luego al registro existente de longitudes desplegadas durante el servicio de cualquier sarta dada. Dependiendo del ambiente de servicio de los trabajos comúnmente efectuados, y del historial del campo local, la sarta de la tubería flexible se retira de servicio cuando las longitudes corridas alcanzan una cifra predeterminada. Los valores citados para algunas operaciones de servicio van desde los 250.000 pies hasta 750.000 pies (76.196 hasta 228.589 m), dependiendo del tipo de servicio y condiciones de trabajo. El método de las longitudes corridas, ofrece a la compañía de servicios, una relativa simplicidad de uso, requiriendo solamente que se registren las profundidades máximas de tubería flexible desplegada dentro del pozo. Sin embargo, hay numerosas limitaciones al uso de este método de hacer el seguimiento a la fatiga, como un medio confiable de determinar finalmente la vida útil de una sarta de servicio de tubería flexible. Varias de estas limitaciones se describen abajo: w El valor de la longitud máxima en uso para llegar a la etapa de retiro de servicio de cualquier sarta de tubería flexible, está basado en las experiencias previas de las compañías de servicios, efectuadas con el mismo tipo de tubería, operaciones de trabajo en determinados campos de pozo con similares profundidades de pozo y tipos de servicio. En general no se considera la duración del servicio efectuado en ambiente corrosivo. Desde el inyector hasta dentro del pozo, muchas fuerzas actúan sobre la tubería flexible. MÉTODOS USADOS COMUNMENTE PARA DISMINUIR LA FATIGA DEL CICLO DE DOBLADO 15-10 CAPÍTULO 15 w El método de las longitudes corridas, se enfoca típicamente en el diámetro exterior especificado de la tubería flexible de la sarta en servicio, con una mínima atención al espesor de la pared de la tubería, el material del tubo y su resistencia a la fluencia. w El método de la longitud corrida, no tiene forma de tomar en cuenta las variaciones del radio del arco guiador, radio del núcleo del carrete de servicio, la carga de la presión interna, o de identificar los segmentos específicos del tubo donde se aplican ciclos de doblado adicionales. w El método de descuento o reducción de la vida útil de trabajo que se aplica en el enfoque de la longitud corrida, no puede extenderse a diferentes tamaños de tubería, ni a diferentes condiciones de operación. Este método solamente puede usarse, en los casos en que se ha recogido la información sobre el historial de trabajo del material específico del tubo, sobre la geometría y el equipo de manipulación en superficie y se ha analizado dicha información para llegar a un valor máximo prescrito de longitud corrida. METODO EMPÍRICO O DE LOS VIAJES Una extensión natural del enfoque de reducción o descuento de fatiga por longitud corrida, puede hallarse en lo que comúnmente se describe como el método de los viajes. En el método de los viajes se han incorporado numerosas mejoras al enfoque de la longitud corrida, proveyendo mayor confiabilidad a la predicción de la vida útil de trabajo de la sarta de la tubería flexible. Una de las principales mejoras comprende la evaluación de la sarta de tubería flexible como una serie de longitudes de segmentos separados que pueden ir desde los 100’ a 500’ (30.5 a 152.4 m) de longitud. Este enfoque aplica una mayor sensibilidad al análisis de vida útil, al identificarse secciones de la tubería flexible que están sujetas a mayor número de ciclos de doblado que otras, durante un servicio específico. El número de viajes sobre el carrete de servicio y el arco- guía de tubería para cada segmento descrito puede entonces seguirse y registrarse. Al emplear este método, una reducción de la longitud del incremento de sección aumenta la precisión del registro del ciclo de doblados. Este tipo de análisis hace posible identificar los segmentos de la sarta de tubería flexible que han experimentado mayor daño por la fatiga de los ciclos de doblado. Otra mejora importante del método de los viajes, es que incorpora el efecto de la carga de la presión interna. Para un arco guía de tubería y un radio del carrete de servicio determinados, la vida útil por los ciclos de doblado de la tubería flexible disminuye significativamente con el aumento de la carga de presión interna. La evolución del método de los viajes, incorpora pruebas extensas de fatiga por ciclos de doblado de la tubería flexible, usando equipo de servicio real o de escala plena (inyector, arco guía de tubo y carrete de servicios) y magnitudes variables de carga de presión interna. Numerosas pruebas de fatiga se realizan en este escenario, para un tamaño dado de tubería flexible a magnitudes especificadas de presión interna. La información registrada en estas pruebas se usó inicialmente para crear una base de datos para generar una proyección estadística de la vida útil de la tubería flexible. A partir de estos tipos de prueba, puede identificarse un segmento de la sarta de tubería flexible que haya acumulado una cantidad considerable de daño por fatiga en los ciclos de doblado, proveyendo por lo tanto al usuario, la opción de retirar del servicio el segmento de tubería que esté severamente dañado. A medida que se fueron haciendo más pruebas de escala real con ciclos de fatiga las tendencias de la fatiga fueron identificadas para varios tamaños de tubería, geometría del tubo y las condiciones de carga de la presión interna. Los análisis de estas tendencias proveyeron a los fabricantes con la habilidad de ajustar las curvas de datos y derivar coeficientes empíricos que fueron incorporados en los enfoques de predicciones convencionales de la vida útil multiaxial, brindando así los primeros modelos de predicción de fatiga de la tubería flexible. Las mejoras en el seguimiento del daño por fatiga efectuadas por el método de los viajes, ofrecieron un registro mejorado de las condiciones de operación presentes cuando ocurren los eventos el ciclo de doblado, junto con una mayor sensibilidad en la identificación de los segmentos de sartas de tubería flexible sujetos a los ciclos de doblado. Las limitaciones del método de los viajes o modelaje empírico incluyen la siguiente: w Los coeficientes empíricos derivados del daño por fatiga, son generalmente diferentes para cada combinación de material de la tubería flexible, diámetro exterior, espesor de pared, y radios de doblado. Debe hacerse el seguimiento y registrar por escrito el número de viajes de la tubería sobre el carrete de servicio y el arco guiador de tubos (cuello de ganso). 15-11 TUBERÍA FLEXIBLE Superficie Puntos de Contacto en Fricción Tubería flexible en tensión Tubería de Producción Punto Neutro (-) Tubo de Producción en Tensión (+) Tubo de Compresión en Tensión (+)Compresión Tubería de Revestimiento La tubería de producción puede pandearse debido al aflojamiento del peso de la columna complicando la corrida de la tubería flexible. w Se requieren las pruebas del ciclo de doblado utilizando equipos de escala plena, para obtener los coeficientes de fatiga experimentalmente, lo cual se hace caro y toma bastante tiempo. w El método de los viajes no incorpora el daño al cuerpo de la tubería que se ocasiona como resultado de las operaciones de servicio en el pozo. Este daño incluye el desgaste exterior del cuerpo del tubo, corrosión interna / externa (atmosférica e industrial), o melladuras, cortes o arañazos que resultan por el uso del equipo de manipulación en superficie. w Los datos de pruebas obtenidos de las máquinas de fatiga por ciclos de doblado, usualmente corresponderán a una presión interna constante. En las operaciones de servicio de pozo, donde se requiere el bombeo de fluidos, la magnitud de la presión interna presente en la tubería flexible variará a lo largo de toda la longitud de la sarta. Por lo tanto, a medida que la tubería es desplegada y recuperada, cada sección de la columna tendrá una diferente presión interna en donde ocurre el ciclo de doblado. w Las variaciones de la carga de la presión interna en el punto del ciclo de doblado, requieren un registro complicado y un procedimiento de predicción para proveer un pronóstico realista de la vida útil. Esto requiere de inversión en instrumentación de registro en superficie y sistemas sofisticados de recolección de datos, tales como computadoras portátiles, así como el uso de sistemas de software complicados para el manejo de tubería, para el seguimiento y para el mantenimiento y puesta al día de los registros de la vida útil de la tubería que se compila. METODO TEORICO Un tercer método para predecir los ciclos de fatiga por doblado en la tubería flexible, incorpora mucho del mismo enfoque que se desarrolló para el método de los viajes / empírico, brindando un modelo de predicción teórico basado en los principios fundamentales de la fatiga, con la sensibilidad enfocada en la geometría del tubo, los radios del doblado y las propiedades del material del tubo. El modelaje teórico de fatiga involucra típicamente el uso de algoritmos de plasticidad y algoritmos de daño. El algoritmo de plasticidad se usa para estimar el esfuerzo instantáneo y las condiciones de tensión del material de la tubería flexible para un radio de doblado especifico y una carga de presión interna especifica. El algoritmo de daño se usa para cuantificar la reducción en la vida útil del tubo (que comúnmente se la llama daño) causado por las condiciones especificas de esfuerzo / estiramiento y finalmente suma el daño por cada ciclo de doblado para obtener un valor general para la vida útil. Este valor de daño por fatiga se expresa usualmente como un porcentaje de la vida de trabajo útil pronosticada para un tubo y condiciones de prueba dadas. El algoritmo de plasticidad en el modelo teórico, requiere el aporte de las propiedades especificas del material. Parámetros tales como el Módulo de Elasticidad y el Módulo de Poisson son bastante conocidos. Sin embargo las propiedades del material obtenidas bajo la carga de doblado cíclico, son diferentes de aquellas obtenidas con la carga simple monótona, tales como las usadas en las pruebas de tracción o tensión. Estas propiedades cíclicas del material se determinan por pruebas controladas en laboratorio de muestras tomadas de las sartas de servicio de tubería flexible. Aunque estos métodos están bien establecidos, la mayor parte de las pruebas de Con el método teórico de descuento, la vida útil de un tubo se pron- ostica a través de una serie de cálculos. 15-12 CAPÍTULO 15 A medida que aumenta el diámetro exterior de la tubería flexible debido al crecimiento diametral, la vida útil disminuye. FUERZAS EN LA TUBERÍA El pandeo de la tubería flexible es concéntrico a la cañería de producción o a la tubería de revestimiento Sinusoidal bi - dimensional Helicoidal tri - dimensional laboratorio se efectúan uniaxialmente, donde la muestra se carga a lo largo de un solo eje en contraste con la carga de la tubería flexible, que es multiaxial. Las ventajas de usar modelos teóricos, incluyen la gran precisión de la predicción de la vida útil reducida por la fatiga del ciclo de doblado, con la capacidad de predecir la vida útil para condiciones de cargas variables. Las limitaciones de usar modelos teóricos incluyen lo siguiente: w Una porción del algoritmo de plasticidad implica la aplicación de propiedades uniaxiales del material a condiciones de carga multiaxial. Estos modelos dependen parcialmente de parámetros obtenidos empíricamente (con máquinas que simulan la fatigas a escala real) para brindar predicciones de la vida útil. w El método teórico no incorpora el daño al cuerpo del tubo ocurrido como resultado de las operaciones de servicio de pozo. Este tipo de daño incluye el desgaste exterior del cuerpo del tubo, la corrosión interna y externa (atmosférica e industrial), o ralladuras, cortes y raspones resultantes del contacto con el equipo de manipulación de superficie. w La información obtenida de pruebas en las máquinas de ciclo de fatiga por doblado, usualmente se registra a una presión interna constante. En las operaciones de servicio de pozo, donde se requiere el bombeo de fluidos, la magnitud de la presión interna presente en la tubería flexible variara a lo largo de toda la longitud de la sarta. Por lo tanto, a medida que la tubería se despliega y recupera, cada sección de la sarta tendrá una presión interna diferente en el punto donde ocurre el ciclo de doblado. w La carga de presión interna variable en el punto del ciclo de doblado, requiere un registro y procedimientos de predicción complicados, para proveer pronósticos realistas de la vida útil. Para esto se requiere efectuar cuantiosas inversiones en instrumentación de registro de superficie y sofisticados sistemas de recolección de datos tales como computadoras portátiles, así como complicados sistemas de software para el manejo de tubería con los cuales se hace el seguimiento; asimismo mantener registros actualizados que se ha compilado sobre la vida útil del tubería. De esta discusión sobre el comportamiento de la fatiga de la tubería flexible podemos concluir: w La vida útil de la tubería flexible puede extenderse aumentando el radio de doblado del arco guía de la tubería y el núcleo del carrete para un tamaño de diámetro específico. w La vida útil de un tamaño específico de tubería flexible, puede aumentarse seleccionando un tubo con pared más gruesa. w La vida útil de la tubería flexible puede extenderse aumentando la resistencia a la fluencia del material del tubo. w En comparación, a medida que el diámetro exterior de la tubería flexible aumenta, la vida útil (vida de la fatiga del ciclo del doblado) disminuye. Las consecuencias de hacer trabajar la tubería flexible con cargas de presión interna, establecieron una creencia en la industria de que los ciclos repetidos sobre las sartas de tubería flexible a bajas presiones, permiten un mayor grado de confiabilidad y aumentan la vida útil de servicio de la tubería. Comúnmente se efectúan servicios con sartas de tubería flexible con presiones internas que exceden los 10.000 psi (689,5 bar). Se considera que estos servicios son específicos para cada trabajo y requieren sartas de tubería flexible especialmente diseñadas para trabajo pesado. Dan por resultado el retiro de servicio temprano de la sarta debido a los dramáticos efectos del crecimiento diametral. Puesto que la presión interna aplicada al tubería variará significativamente durante la vida de servicio de la tubería, una predicción precisa de la falla por los ciclos de doblado requiere el uso de modelos numéricos sofisticados, que se respaldan por 15-13 TUBERÍA FLEXIBLE Las unidades de tubería flexible comprenden componentes diseñados para inyectar o recuperar una sarta continúa de tubería. Carrete de Tubería Operado Hidráulicamente Consola de Control Fuente de Energía Motriz Guiador Horizontal Contador Tubería flexible Arco Guía de Tubería Conjunto del Stripper Columna de Control de Pozo Patas de Apoyo del Inyector Te de Flujo Válvula del Cabezal de Pozo Inyector de Tubería de Potencia Hidráulica Eslinga múltiple programas detallados de monitoreo en sitio diseñados para evaluar todas las condiciones operativas de la tubería en servicio. En la actualidad existen en la industria varios fabricantes de equipos de tubería flexible que comercializan varios diseños de inyectores de tubería flexible, carretes de servicio para tubería y equipamiento conexo para control de pozos. Los diseños de inyectores disponibles dentro de la industria hoy en día, incluyen el sistema de bloque de cadena opuesta contra- rotatoria, equipo motriz de rodillos de cadena arqueada, sistema de transporte de agarre opuesto de cadena simple y el sistema motor de roldanas. El diseño predominante de equipo que se usa en la actualidad, incorpora el inyector vertical con sistema motor de cadenas contra- rotatorias para tubería flexible. Para propósitos de demostraciones prácticas, las siguientes descripciones de tubería flexible se enfocarán en los componentes específicos de la unidad que soportan el conjunto motor de inyector de tipo vertical contra- rotatorio. Sin embargo, los otros tipos de diseños de inyectores se discutirán donde las descripciones del desempeño de determinados inyectores específicos los ameriten. La unidad de tubería flexible es un sistema de servicio portátil con fuerza motriz hidráulica, diseñado para inyectar y recuperar una sarta continúa de tubería concéntrica a la cañería de producción que tiene mayor diámetro interno, o en sartas de tubería de revestimiento. La tubería flexible diseñado para las aplicaciones de servicio de pozos, se halla disponible en tamaños de 0,750” de diámetro externo (19,05 mm) hasta 3,500” de diámetro externo (88,9 mm.). Existen tamaños mayores disponibles, dependiendo de las especificaciones del cliente. Los componentes básicos de la tubería flexible, incluyen: w Inyector w Arco Guía de la tubería (cuello de ganso) w Carrete de Servicio w Fuente de Potencia / Energía Motriz w Consola de Control w Equipamiento de Control y Monitoreo w Conectores de Tubería flexible para Interior de Pozo w Equipos de Control de Pozos (Preventores de Reventones/ Empaques). DISEÑO DEL EQUIPO 15-14 CAPÍTULO 15 Motores Hidráulicos Gemelos Radiales a Pistón y Frenos Integrales a Prueba de Falla Bloques de Agarre de Precisión en Metal Fundido Cadena con paso de 2" Patín Exterior Cilindros de Tensión de la Cadena Cilindros de Agarre de la carga Celda de Carga Engranaje de Sincronizado Punto de Apoyo de la Sección Motriz Rueda Loca Dentada Patín Interior Accesorios para Engrase de Rodillos Engranajes de Sincronizado Los Bloques de agarre son específicos para la tubería flexible en uso. Izquierda: Cabeza inyectora de tubería flexible. Derecha: Vista en corte de un inyector montado en un patín El inyector de tubería flexible es el componente usado para agarrar la tubería de longitud continúa y proveer las fuerzas necesarias para desplegarlo y recuperar el tubo dentro y fuera del orificio del pozo. El conjunto del inyector está diseñado para efectuar tres funciones básicas. w Proveer el empuje requerido para insertar la tubería dentro del pozo contra la presión o para vencer la fricción del pozo. La tubería puede ser insertada mientras se la corre a extremo abierto, o usada para llevar hacia el interior del pozo herramientas y dispositivos sujetos en el extremo de la tubería flexible. w Controlar la velocidad de descenso de la tubería dentro del pozo, bajo varias condiciones de pozo. w Soportar todo el peso de la tubería y acelerarlo a la velocidad de operación, cuando se este extrayéndolo fuera del pozo. La figura que se muestra debajo ilustra el armado simplificado de un inyector de tubería flexible y la columna de preventores de reventonessobre un cabezal de pozo. Existen varios tipos de inyectores con tracción de cadena contra- rotatoria en uso en la industria de tubería flexible y la forma en la cual los bloques de agarre se cargan, varía de diseño a diseño. Una demostración simplificada de los componentes principales comunes a estos tipos de inyectores, se muestra en la figura que está debajo. Todos estos tipos de inyectores manipulan la sarta continua de tubería utilizando dos cadenas de tracción opuestas, con mando a piñón o rueda dentada, los que están movidos por motores hidráulicos contra- rotatorios. El concepto operativo fundamental del inyector de cadenas opuestas contra- rotatorias, es uno que usa cadenas de tracción fabricadas con bloques de agarre inter-trabantes montados entre los eslabones de la cadena. Estos bloques de agarre están diseñados para minimizar el daño a la tubería flexible y deben ser fabricados para ajustar la circunferencia de la sarta de tubería flexible, o acabados con una forma en V para acomodar tamaños variables de diámetros externos de tubería flexible. El conjunto de tracción de cadenas, opera bajo el principio de la fricción moderada. La tubería flexible está cargado por bloques de agarre opuestos con suficiente fuerza normal aplicada de manera que las fuerzas de fricción resultantes en los bloques de agarre, sean mayores que las cargas axiales de la tubería (tensión o compresión) y menores que la fuerza requerida para El conjunto inyector provee la fuerza requerida para insertar la tubería dentro del pozo contra la presión y para vencer la fricción del pozo. INYECTOR DE TUBERÍA 15-15 TUBERÍA FLEXIBLE Arriba: El bombeo de nitrógeno es una operación común. Izquierda: Un tablero de control. colapsar el tubo. Esta fuerza normal aplicada puede ser provista de tres maneras hacia los inyectores verticales de tracción de cadenas contra- rotatorias En dos de los tres casos, los bloques de agarre son forzados sobre el tubo por una serie de rodillos hidráulicamente cargados, ya sea instalados como juegos de patines detrás de las cadenas, o integralmente con las cadenas. En el caso en que la cadena del bloque de agarre contiene rodillos excéntricos (levas), estos rodillos excéntricos están cargados por unas barras de apoyo planas activadas hidráulicamente, e instaladas directamente detrás de las cadenas. En caso de que la parte posterior de la cadena sea plana, los rodillos estarán contenidos en las barras de soporte o patines instalados detrás de las cadenas. Un tercer tipo de concepto de cargado de cadena, utiliza un sistema doble de cadenas, donde una cadena interna se utiliza para resistir la carga de fuerza normal de la cadena exterior. En todos estos sistemas de tracción de cargas, se usan cilindros hidráulicos para alimentar la presión de tracción y la consiguiente fuerza normal aplicada a la tubería flexible Adicionalmente estos diseños de cargado por cadena requieren de un sistema de emergencia para mantener la tracción, para el caso de una pérdida de presión hidráulica de la fuente. Típicamente esto consiste en un acumulador y una bomba hidráulica manual ubicada en la cabina de control. Con el transcurso del tiempo las inversiones de carga, provocarán que el sistema motor de cadena se desgaste y se estire. Además de cargar hidráulicamente los bloques de agarre que actúan sobre la tubería flexible, el sistema motor de las cadenas, debe estar equipado para aplicar tensión que minimice el aflojamiento de las cadenas. Típicamente la tensión de la cadena debe ser aumentada cuando se está insertando, para evitar el pandeo de la cadena. Se usan cilindros hidráulicos para alimentar la presión tensionadora y debería tenerse disponible un sistema de emergencia para mantener la tensión de la cadena en el caso de que haya pérdida de presión hidráulica de la fuente. Usualmente este sistema consiste en un acumulador y una bomba hidráulica manual, ubicada en la cabina de control. Se usan motores hidráulicos como fuerza motriz sobre los bloques de la cadena de tracción. Un sistema de contrapeso hidráulico provee el frenado dinámico cuando la presión hidráulica de los motores hidráulicos cesa. Muchos motores tienen frenos actuados mecánicamente, que se sueltan hidráulicamente y vienen como componentes internos que traban automáticamente cuando la presión hidráulica cesa en el motor. En otros casos se utilizan frenos mecánicos externos separados. Es de importancia crítica que el inyector tenga un indicador de peso que mida la carga de tensión de la tubería flexible justamente por encima del stripper, con una pantalla de peso medido que pueda ver el operador de la unidad durante el servicio con la tubería flexible. Deberá también tenerse un indicador que mida la fuerza de compresión en la tubería flexible, debajo del inyector cuando se está insertando la tubería flexible a presión dentro del pozo (a menudo se refiere a esto como un peso negativo). Puede usarse un sistema de emergencia que incluya un acumulador y una bomba hidráulica manual, para mantener la tracción si es que se pierde la alimentación de presión. 15-16 CAPÍTULO 15 Un soporte de gatos es una estructura de acero que soporta el inyector en un marco elevado. La guía de tubería ayuda a prevenir el pandeo desde las cadenas de inyección hasta el stripper. Un sensor de carga de célula para la indicación del peso. En la base del inyector se halla un mecanismo de stripper hidráulicamente operado que se posiciona a lo largo del eje central de la tubería flexible cuando se asegura en el conjunto motor de la cadena. El stripper es el dispositivo de control de presión primario en el arreglo de los preventores de reventones de la unidad de tubo flexible. La presión de trabajo máxima estándar especificada para el conjunto del stripper es de 10000 psi (689.5 bar), pero alguno de los nuevos conjuntos de stripper están diseñados para presiones de trabajo hasta de 15000 psi (1034.25 bar). El inyector deberá de estabilizarse cuando se lo arma, para minimizar la posibilidad de aplicar cargas de doblado dañinas a la columna de preventores de reventones y al cabezal del pozo. El inyector podrá estabilizarse encima del cabezal del pozo usando patas telescópicas, un marco de carga elevado hidráulicamente (comúnmente llamado un soporte de gato), o usando un mástil o estructura de tipo torre. Las patas telescópicas generalmente se usan en sistemas donde la altura del inyector o el diseño del cabezal del pozo no permiten el uso de un soporte de gatos. Cuando se usan las patas telescópicas, las secciones superiores están dentro de 4 ranuras ubicadas en el perímetro del marco del inyector y luego aseguradas con pasadores a la altura requerida. Se utilizan zapatas debajo de cada pata telescópica, para distribuir el peso del inyector sobre la superficie del suelo. Se logra mayor rigidez de las patas ajustando tensores montados debajo de las secciones de las patas. Cabe hacer notar que el peso y las fuerzas de operación del inyector del conjunto de la columna de preventores de reventones se transfieren directamente al cabezal cuando se utilizan las patas telescópicas. En los escenarios donde se tiene una superficie sin obstrucciones para armar el equipo, (por ejemplo plataformas marinas), se recomienda que se soporte o se apoye el inyector usando un soporte de gato. Un soporte de gato es una estructura de acero que soporta el inyector sobre un marco de elevación controlado hidráulicamente o mecánicamente. Una vez que se alcanza la altura deseada, se ponen los pasadores a las cuatro patas y se fijan en el sitio. La base del soporte de gato, distribuye uniformemente el peso del inyector alrededor del perímetro del soporte. Entre los beneficios que da un soporte de gatos comparado con las patas telescópicas, se incluyen la mayor estabilidad, latitud al soltar el soporte de la grúa montante durante el servicio que no sea de importancia crítica, y la seguridad. En los escenarios de armado de equipo en que se requiera un mástil, deben tomarse precauciones para minimizar la carga axial ejercida sobre el cabezal del pozo por el inyector y la columna de preventores de reventones. Adicionalmente, el inyector deberá ser asegurado de alguna manera dentro del mástil para minimizar el movimiento de cabeceo y rotación del inyector durante el servicio. En todos los casos, el inyector debe ser asegurado al suelo o a la estructura, con por lo menos una cadena sujeta en el frente del marco (de frente al carrete) y dos cadenas desde la parte posterior del marco. Para poder minimizar el efecto de los momentos flectores creados en el cabezal del pozo, las cadenas usadas para estabilizar el inyector, nunca deben asegurarse al cabezal del pozo ni al árbol de producción. 15-17 TUBERÍA FLEXIBLE El carrete de servicio almacena la tubería flexible y sirve como un dispositivo de bobinado durante las operaciones. Radio del Arco Guía- Tubería Motores de Inyector Marco del Chassis Multi-part Sling Célula de Carga Ruedas Dentadas Inferiores Conjunto del Stripper (parcial) Punto de Apoyo de la Sección Motriz Contorno del Soporte del Sistema Motriz de Cadenas Rodillos Izquierda: La estabilización del inyector puede requerir soportes de gatos y grúas. Abajo izquierda: vista lateral de un carrete de servicio. Abajo derecha: componentes básicos del conjunto del inyector. Los inyectores de cadena opuesta contra- rotatoria, usan un arco guiador de tubería, que está ubicado directamente encima del inyector, como puede verse en la figura a la izquierda. El arco guiador de tubo soporta la tubería a lo largo de todo el radio de doblado (90+ grados) y guía la tubería flexible del carrete hacia las cadenas inyectoras. El conjunto del arco guía, incorpora una serie de rodillos o cojines a lo largo del arco para soportar la tubería y deberá también incluir una serie de rodillos superiores para centrar la tubería flexible a medida que viaja sobre el arco guía. El número, tamaño, material y espaciamiento de los rodillos puede variar significativamente, según los diferentes diseños de arcos guía de tubería. El radio del arco guía de tubería se define como el radio de curvatura del eje central de los rodillos inferiores. El carrete de servicio sirve como un mecanismo de almacenamiento de la tubería flexible durante el transporte y como el dispositivo de bobinado durante las operaciones con tubería flexible. La fotografía que se ve debajo, a la izquierda, muestra una vista lateral de un carrete de servicio típico. El extremo interno de la unidad, está conectado a través del segmento hueco del núcleo del carrete, a una articulación giratoria de alta presión montada directamente en el núcleo. Esta articulación giratoria, esta asegurada a una sección estacionaria de la tubería que está luego conectada al sistema de bombeo de fluido o gas. En consecuencia pueden mantenerse el bombeo y la circulación continuos durante el trabajo. Típicamente, se provee una válvula de cierre de alta presión entre la tubería y el núcleo del carrete para usarla en caso de emergenciapara aislar la tubería de las líneas de bombas de superficie. El carrete debe tener un mecanismo para evitar el movimiento accidental de rotación de tambor, cuando se requiere esta ARCO GUIDADOR DE TUBERÍA CARRETE DE SERVICIO 15-18 CAPÍTULO 15 El cubo de circulación transmite fluidos desde las líneas de las bombas hacia el interior de la tubería. Un motor de tracción hidráulica instalado en un carrete. condición. En todo caso, la estructura de soporte del carrete deberá estar asegurada para prevenir su movimiento durante las operaciones de trabajo. Además del servicio de bombeo de fluidos del carrete, existen sartas de tubería flexible que se usan específicamente para servicios de líneas eléctricas de cable. La línea de cable se corre por dentro de la tubería flexible y termina en el núcleo del carrete, saliendo por un compartimiento de entrada a presión. El cable multi- conductor, se corre de la entrada a presión a una conexión rotatoria (anillo colector) similar a aquellos que se encuentran en las unidades de líneas de cables eléctricos. En los carretes equipados para servicios de líneas eléctricas, éstas conexiones eléctricas están ubicadas en el núcleo del carrete, opuestas a la articulación giratoria. La rotación del carrete de servicio se controla mediante un motor hidráulico que puede estar montado en el bloque del carrete para dar tracción directa, o puede ser operado por el conjunto motor de cadena y rueda dentada. Este motor se usa para mantener una tracción constante en la tubería, manteniendo en consecuencia la tubería envuelta ajustadamente sobre el carrete. Durante la inyección de la tubería, se mantiene una ligera contra- presión en el motor del carrete para permitir que el inyector tire, desenvolviendo la tubería del carrete, al mismo tiempo que mantiene la tubería en tensión entre el inyector y el carrete. La tensión provista por el carrete sobre la tubería flexible entre el carrete y el inyector, se llama comúnmente la contra- tensión del carrete. Cuando se recupera tubería del pozo, la presión del motor del carrete se incrementa para permitir la rotación del carrete de manera que se mantenga a la par con la velocidad de extracción del inyector de tubería. El sistema motor del carrete debe producir suficiente tracción para proveer a la tubería flexible la tensión requerida para doblar la tubería sobre el arco guía y llevarlo hacia el carrete. Además de esto, el sistema motor del carrete debe tener suficiente tracción para acelerar el tambor del carrete desde la posición de detenido, hasta la máxima velocidad del inyector, a un ritmo aceptable. La tracción debe ser capaz de mover un tambor completamente cargado con la tubería llena de fluido. La tubería flexible almacenada en un carrete de servicio tiene tensiones residuales internas que crean una condición para la potencial desenvoltura y salto hacia afuera como resorte de la tubería desde el carrete, si es que se afloja la contra-presión en la tubería. Para evitar que la tubería flexible se suelte con esta acción de resorte o látigo, el extremo libre de la tubería flexible debe ser siempre mantenido en tensión. Durante las operaciones, la contra- tensión del carrete evita que el mismo salte como resorte. El carrete de servicio deberá tener un mecanismo para evitar el movimiento rotatorio accidental del tambor. 15-19 TUBERÍA FLEXIBLE Izquierda y derecha: Dos ejemplos de mecanismos de guía niveladora de tubería y lubricador de tubería flexible. Cuando no se halla en operación, el extremo de la tubería flexible debe sujetarse para evitarse que salte con golpe de látigo. Deberán también incluirse ítem adicionales de seguridad en el conjunto del carrete, para proveer un sistema de frenos activado hidráulicamente. La función principal del freno del carrete, es la de detener la rotación del tambor si es que la tubería se parte accidentalmente entre el carrete y el inyector, o si ocurre una condición de escape descontrolado. Este sistema de frenos no tiene la intención de detener la provisión de tubería descontrolada en el modo de escape, sino solamente ofrecer resistencia para disminuir la velocidad de la rotación del carrete. El freno puede también minimizar la tendencia de la tubería en el carrete, de saltar como resorte en el caso de pérdida de presión hidráulica y por lo tanto, pérdida de la contra- tensión del carrete. Cuando se transporta el carrete, el freno evita la rotación del carrete. Muchas unidades incorporan un dispositivo en sus sistemas de potencia hidráulica, para proveer contra- presión en el motor que disminuya la velocidad del carrete. Otras unidades emplean un sistema de frenado mediante zapatas de fricción, que se aplican hidráulicamente o mecánicamente sobre el diámetro externo de la brida del carrete para ayudar a disminuir la velocidad de rotación del carrete. La tubería es guiada al carrete de servicio utilizando un mecanismo de servicio llamado el conjunto de guía niveladora de envoltura (devanador), que alinea apropiadamente la cañería a medida que se envuelve o se desenrolla en el carrete. El conjunto de guía niveladora, cruza a todo lo ancho del tambor del carrete de servicio y puede elevarse a cualquier altura, lo cual lo alineará la cañería entre el arco guía de tubería y el carrete. Generalmente un contador de profundidad mecánico está montado en el conjunto de la guía niveladora de envoltura, que incorpora típicamente una serie de ruedas con rodillos colocados en contacto con la tubería flexible y con una transmisión para medir mecánicamente la longitud de tubería que se está dispensando a través del mismo. La guía niveladora, debe ser suficientemente fuerte como para manejar las cargas de doblado y cargas laterales de la tubería flexible. Durante el transporte, el extremo libre de la tubería flexible está usualmente sujeto con una abrazadera o grampa a la guía niveladora para evitar el latigazo. La guía niveladora puede también estar equipada con una grampa operada hidráulicamente o neumáticamente, que puede ser manipulada para asegurar la tubería flexible en la barra longitudinal del marco de la guía niveladora de envoltura. En muchos casos el carrete de servicio está equipado con un sistema para lubricar el exterior de la tubería flexible evitando así la corrosión atmosférica y reduciendo las cargas de fricción que se generan al desplegar la tubería a través del dispositivo energizado del stripper. El sistema de lubricación debe conformarse a todas las regulaciones locales y gubernamentales. Por otra parte, no se recomienda rociadores que atomizan lubricantes sobre el carrete debido a que éstos usan materiales altamente inflamables. La articulación rotatoria de alta presión y la tubería deben tener una presión de trabajo especificada por lo menos con el mismo valor del de las especificaciones de presión estipuladas en RP 5C7, Párrafo 4.10.3 (b), de API, o a una presión especificada por lo menos al mismo valor de la presión interna de fluencia de la tubería flexible, cualquiera que cumpla con el criterio del trabajo especificado. Deberá darse consideración especial a Típicamente se incluye un sistema de frenado activado hidráulicamente en el conjunto del carrete. 15-20 CAPÍTULO 15 Vista del interior de una unidad de tubería flexible Medidor Mecánico de Profundidad los casos en los cuales la articulación flexible y la tubería pueden entrar en contacto con los fluidos del pozo. Por lo menos deberá incorporarse una válvula de cierre entre la tubería flexible y la articulación giratoria de alta presión. Deben mantenerse buenos registros al operar con tubería flexible. Debe mantenerse un registro de operaciones de carrete con cada carrete en uso. Al documentar la longitud de carrera de tubería, número de ciclos, tipo de trabajo, porciones donde se haya observado cualquier daño y el número total de pies (metros) corridos con la tubería, se sabrá cuando la tubería puede cortarse o sacarlo de servicio antes de que falle en el trabajo. Si se nota un daño visible, deberá aplicarse un factor de disminución de la resistencia total de la tubería. El diseño de la consola de control para una unidad de tubería flexible, puede variar con cada fabricante, sin embargo, normalmente todos los controles están posicionados en una consola remota. Un diagrama simplificado de un tablero de control, se ve más adelante, y se corresponde con la foto de arriba. El conjunto de la consola está completo con todos los controles e indicadores requeridos para operar y controlar todos los componentes que se hallan en uso y puede estar montado en un patín para uso costa fuera o permanentemente montados como ocurre con las unidades de tierra.-. La consola montada en un patín, puede estar colocada donde se la necesite en el sitio del pozo, según el deseo del operador. Los motores del carrete y el inyector se operan desde el tablero de control, a través de válvulas que determinan la dirección del movimiento y la velocidad de operación de la tubería. También están ubicados en la consola, los sistemas de control que regulan la cadena de transporte, el conjunto del stripper y varios componentes para el control del pozo. MEDIDA DE LA CARGA La carga puede ser definida como la fuerza de tensión o compresión que se ejerce sobre la tubería flexible, justamente por encima del stripper y es una de las medidas más importantes necesarias para la operación apropiada de la unidad de tubería flexible. La carga puede ser afectada por varios parámetros fuera del peso colgante de la tubería flexible, e incluye la presión del cabezal de pozo, la fricción del stripper, la contra- tensión del carrete y la densidad del fluido que se halla dentro y fuera Debe incorporarse por lo menos una válvula de cierre entre la tubería flexible y la articulación giratoria de alta presión. CONSOLA DE CONTROL CONTROL CRITICO Y QUIPO DE MONITOREO REGISTRO DE OPERACIONES DEL CARRETE 15-21 TUBERÍA FLEXIBLE Izquierda y derecha, un medidor eléctrico de profundidad y un indicador de velocidad. de la tubería flexible. La carga debe ser medida directamente usando una célula de carga que mide la fuerza que la tubería flexible está aplicando al inyector. Puede obtenerse indirectamente una medida secundaria de la carga, midiendo la presión hidráulica aplicada a los motores inyectores. También se hallan disponibles y en uso, medidores electrónicos de tensión o esfuerzo. PROFUNDIDAD MEDIDA La profundidad medida, es la longitud de tubería flexible que debe desplegarse a través del inyector. La profundidad medida puede ser significativamente diferente de la profundidad real de la tubería flexible que esté dentro del pozo, debido al estiramiento, la dilatación térmica, la elongación mecánica, etc. La profundidad medida puede ser observada directamente en varios lugares de la unidad de tubería flexible, usando una rueda de fricción que toma contacto con la tubería flexible. La profundidad medida puede ser también obtenida indirectamente, midiendo la rotación de los ejes del inyector. Una unidad de tubería flexible, no debe ser operada sin haber desplegado y colocado el medidor de profundidad de manera que lo vea el operador de tubería flexible. La profundidad medida debe ser registrada como una función de tiempo y con relación a la presión aplicada a la sarta de tubería flexible, para usarla en los cálculos del ciclo de fatiga por doblado. MEDIDA DE LA VELOCIDAD La velocidad puede calcularse a partir del cambio en la profundidad medida durante un período especifico de tiempo. PRESION DE ENTRADA A LA TUBERÍA FLEXIBLE La presión de bombeo en la entrada de la tubería flexible, debe ser controlada y mostrada al operador, así como registrada para usarla en los cálculos de fatiga del ciclo de doblado. Este sistema de medición de presión, debe incorporar un método de aislar el fluido bombeado, para que no se vacíe en la cabina de control si llegara a ocurrir una falla del manómetro. PRESION DEL CABEZAL DE POZO La presión del pozo alrededor del exterior de la tubería flexible en el cabezal de pozo, debe ser controlada y mostrada al operador. Este sistema de medición de presiones, debe incorporar un método de aislar los fluidos del pozo para que no se vacíen dentro de la cabina de control, en el caso de que ocurriera una falla del manómetro. La profundidad medida de la tubería flexible, puede diferir de la profundidad real debido al estiramiento, la dilatación térmica o la elongación mecánica. 15-22 CAPÍTULO 15 k Presión del Cabezal de Pozo Control de Presión de la Columna de Control de Pozo Manómetro de la Columna de Control de Pozo Válvulas de los Arietes de la Columna de Control de Pozo Control de Presión del Stripper Freno del Inyector Presión del Stripper Presión Hidráulica del Inyector Control del Inyector Control de Presión del Inyector Indicador de Carga de Empuje / Peso Control de Presión del Carrete Presión Hidráulica del Carrete Interruptores de Matado de Emergencia Controles del Carrete Velocidad de Inyector (Alta, Baja) Acelerador del Motor Presión de la Cadena de Tracción del Inyector Presión de Bombeo del Fluido de Circulación Controles Básicos de una unidad de tubería flexible CONTROLES DEL EQUIPO Y PARAMETROS Los siguientes controles y parámetros relativos deben ser controlados para asegurarse que el equipo esté funcionando correctamente. w Fuerza de Tracción: La fuerza de agarre o sujeción que el inyector aplica a la tubería flexible. w Tensión de Cadena: La tensión de la cadena necesaria para la inserción y eliminar la parte floja (de la cadena) w Presiones hidráulicas del Sistema de Control de Pozo. w Presión Hidráulica de la Contra- Tensión del Carrete. w Presión Hidráulica del Sistema Motriz del Inyector. w Presión Hidráulica del Stripper. w Presión y Tensión de Operación del Carrete de Tubería. w Dirección del Nivelador de Envoltura y Dirección del Carrete de Tubería flexible. w Presión de Operación del Inyector de Tubería y Dirección (entrada ó salida del pozo o parada). w Enganche de Emergencia del Acumulador de Preventores de Reventones. w Arranque y Parada del Grupo Motriz o Fuente de Poder. w Velocidad de Aceleración del Motor del Grupo Motriz. w Presión del Sistema de Aire. w Presión del Circuito Auxiliar. Las unidades que suministran fuerza motriz para tubería flexible se construyen con muchas configuraciones diferentes, dependiendo del ambiente de operación. La mayoría son movidas por motores diesel, aunque un número limitado usa motores eléctricos. La unidad motriz hidráulica, se fabrica en el tamaño necesario para operar todos los componentes del sistema de tubería flexible que se hallen en uso. El tamaño de conjunto de fuerza motriz, variará también según las necesidades de la unidad de comando hidráulico. La fuerza motriz principal utilizada para una unidad especifica de tubería flexible, puede variar desde un sistema de toma de fuerza (diseño de Bobtail Land Unit), hasta unidades completas que ocupan un remolque, en un paquete auto- contenido en un patín para uso costa afuera. En general, el conjunto de la unidad de fuerza motriz principal que se usa en las unidades de tubería flexible, está equipado con motores diesel y bombas hidráulicas de etapas múltiples, que están especificadas típicamente para presiones de 3000 psi (206.85 bar) a 5000 psi (344.7 bar). Deberán efectuarse pruebas antes del cargado del equipo, para verificar el rendimiento con presión sostenida de estas bombas. Adicionalmente, el conjunto del acumulador para la operación de control de pozos, debe tener suficiente volumen y capacidad de presión para permitir tres ciclos completos de cerrado y apertura de todos los componentes de ariete en uso, sin requerir recargado de líquidos o presión de la unidad de fuerza motriz. Las unidades de alimentación de fuerza motriz para la tubería flexible generalmente son motores diesel. FUERZA MOTRIZ 15-23 TUBERÍA FLEXIBLE Los componentes modulares permiten el fácil transporte y el armado de las unidades de tubería flexible. Bombas hidráulicas movidas por motores generan la potencia del fluido hidráulico requerida. El fluido usado, es el aceite hidráulico a menos que lo dicten de otra manera las restricciones medio- ambientales. Se tienen sistemas de filtrado de aceite y enfriado incorporados en el circuito para acondicionar el aceite y proteger los componentes del daño interno. Aunque los sistemas varían de fabricante a fabricante, la mayoría de los sistemas contienen cinco circuitos básicos. Estos circuitos dentro del conjunto de potencia, pueden ser activados individualmente, su circuito de presión puede ser ajustado, la presión del circuito puede ser monitoreada, y la dirección del flujo del fluido hidráulico puede ser controlada. Estos sistemas son: w Circuito de Potencia Principal - Provee potencia de fluido para operar el inyector/extractor de tubería. w Circuito de Potencia para Preventores de Reventones - Provee la potencia hidráulica para operar los preventores de reventones. Un acumulador hidráulico debe ser incorporado en algún punto de este circuito, para proveer una fuente de emergencia de fluido a presión, en caso de que ocurriera una falla del conjunto de potencia. w Circuito de Potencia para el Carrete -Provee la potencia fluida para la operación del carrete de tubería y la grúa (en las unidades de tubería flexible equipadas con grúa), w Circuito Piloto - Proveen la potencia hidráulica a la red de válvulas que controla hidráulicamente los principales componentes del sistema. w Circuito Auxiliar - Potencia hidráulica de reserva para emergencia y para operar los accesorios que no son estándar. Los sistemas de filtrado y enfriamiento en las bombas hidráulicas, acondicionan el aceite y protejan los componentes de daños internos. SISTEMA / CIRCUITOS HIDRAULICOS 15-24 CAPÍTULO 15 Tapa Retenedora (con buje de bronce) Energizador (con resorte interno) Elemento de Elastómero del Stripper Buje de Bronce De Retén Inferior Pistón Hidráulico Unión Rápida Pernos Reten- edores, y Chavetas de los Pernos Tapa Dividida y buje superior Anillo de No Extrusión Energizador Buje Inferior Izquierda a derecha: un stripper convencional, una vista de sección transversal y un despiece de componentes de un stripper. El sistema de preventores de reventones es una parte de importancia crítica en la unidad de tubería flexible y debería usarse en todo programa de servicio con tubería flexible. Está compuesto por el conjunto del stripper y los arietes operados hidráulicamente, especificados para una presión mínima de trabajo de 10000 psi (689.5 bar), Sin embargo, muchas de las antiguas unidades de tubería flexible están todavía equipadas con columnas cuádruples de preventores de reventones para 5000 psi (344.75 bar). Existen también equipos disponibles de preventores de alta presión, que tienen una presión de trabajo de 15000 psi (1034.25 bar). Generalmente para altas presiones o sartas de herramientas de diámetros mayores, se requiere un equipamiento de preventores de reventones. El stripper está diseñado para proveer un sello de presión firme o empaque alrededor de la tubería flexible, cuando se lo corre dentro del pozo o cuando se lo extrae del pozo con presión en la superficie. El sello se logra energizando los insertos empaquetadores del stripper forzándolos contra la tubería. La fuerza energizadora se aplica y se controla hidráulicamente desde la cabina del operador. Puesto que las inserciones se desgastan y se puede necesitar cambiarlas durante la operación, muchos diseños permiten el reemplazo cuando el equipo está armando y colocada la tubería en su sitio. En el mercado se hallan disponibles, insertos de varios compuestos diferentes, dependiendo de la aplicación (calor, presión, fluido, gas, etc.). Los compuestos más comunes son los siguientes: w Uretano: Para el uso rudo y también tolera el abuso. Quizá es el compuesto que dura más tiempo. Tiene un alto rango de temperaturas de operación desde los -40 º a los 200 ºF (-40 hasta 93.3 ºC), aunque comienza a deteriorarse rápidamente a medida que la temperatura se aproxima a su límite superior. w Nitrilo: Es el más común. Tiene buena resistencia al aceite y al agua. Tiene un rango de temperaturas más alto que el del uretano. No es tan resistente como el uretano. Rango de temperaturas de operación -10 ºF hasta 350 ºF (-23 hasta 177 ºC). w Viton: Resistente a la mayor parte de los productos químicos de petróleo y gas, tiene buena resistencia a la impregnación con gas. No es tan resistente al desgaste como el nitrilo. Rango de temperaturas de operación más alto, desde 0 ºF hasta 400 ºF (-18 º a 221 ºC). w EDPM: Resistente al vapor y a los fluidos y aguas geo- termales. No es tolerante con el aceite o petróleo. Propiedades al desgaste similares a las del viton. Tiene el más alto rango de temperaturas de operación, desde 20 º hasta 500 º F (-7º hasta 260 º C). Deberá usarse un sistema de preventores en todo programa de servicio con tubería flexible. STRIPPERS COLUMNA DE PREVENTORES DE REVENTONES 15-25 TUBERÍA FLEXIBLE La disposición del armado varía de acuerdo a las operaciones. Orificio de 4.00" y Menores Cruz de lodos, con válvulas manuales Cruz de lodos, con válvulas manuales Cruz de lodos Línea de matado a la bomba Cabeza de la tubería de revestimiento Línea del estrangulador con control hidráulico (HCR) y válvula manual 4 - 1/16" Quad or Combi Preventer Conjunto del Stripper Conjunto del Stripper Cubierta o piso del equipo ABOP (Preventores de reventones Anular) Cubierta o piso del equipo Línea del estrangulador con control hidráulico (HCR) y válvula manual Cruz de lodos Línea de matado a la bomba Cabeza de la tubería de revestimiento Existen varios tipos de conjuntos de stripper para tubería, que pueden armarse en la parte inferior de la estructura del conjunto de inyector / extractor. A estas unidades se las llama a menudo, caja prensaestopas. Se los posiciona debajo de la zona inferior de agarre de las cadenas, con las guías de tubería o con una extensión de guía auxiliar del stripper. Las guías o extensiones cumplen una importante función, para evitar que la sarta de trabajo se desvíe de su ruta o camino adecuado, cuando la presión del pozo ejerce una fuerza hacia arriba sobre la tubería. Los tipos más comunes de conjuntos de stripper se describen líneas abajo. Stripper Convencional - Se coloca un energizador o pistón hidráulico debajo de los elementos de sello, forzándolo hidráulicamente hacia arriba hasta que haga contacto con los elementos de sello. Los elementos de sello del stripper pueden ser un elemento único circular, o dos elementos semicirculares de elastómero que se unen en el espacio cilíndrico interior del cuerpo del stripper y rodean la sarta de trabajo. Un bisel en el extremo del sello se corresponde con un biselado en el energizador. Cuando se ejerce fuerza sobre los biseles los elementos de sello son forzados a unirse, creando un sello de presión ajustado alrededor de la sarta de trabajo. Para evitar la extrusión a presiones mayores, está equipado con un anillo duro de no-extrusión de teflón, más un retén que es un buje de bronce que se superpone en la costura de la tapa dividida. Son retenidos con un tapa que se ajusta en la parte superior del cuerpo del stripper, asegurada por dos pasadores. La mayor parte de los conjuntos de stripper convencionales, se energizan con la presión del pozo, que les asiste para lograr un sello efectivo. El acceso para el reemplazo de los insertos se logra por encima, dentro del marco de la cabeza del inyector, requiriéndose una mayor distancia entre su parte superior y las cadenas de agarre, que las que tienen otros tipos de stripper Ésta es una característica importante para evitar el pandeo a altas presiones. Stripper de Puerta Lateral - El stripper de puerta lateral, se desarrolló para permitir un acceso más fácil al arreglo de empaques del stripper. Los elementos de sello pueden retirarse a través de la ventana que se abre debajo del inyector, simplificando la extracción mientras la tubería se halla en su sitio. Puesto que no se requiere el acceso al stripper por encima, el conjunto puede montarse más cerca de las cadenas de la cabeza del inyector, minimizando la posibilidad de pandeo Los diseños de stripper varían, siendo los preventores más comunes el convencional, el de puerta lateral y el de strippers radiales. 15-26 CAPÍTULO 15 El stripper de puerta lateral permite un acceso más fácil al conjunto de empaque del stripper. Izquierda a derecha: Un stripper de puerta lateral, una vista en corte transversal de un stripper de puerta lateral y elementos de elastómero de stripper cerrado y abierto. entrelas cadenas y el Stripper Se aplica presión hidráulica desde arriba a los elementos de sello, dando por resultado efectos mínimos de energización del pozo. Stripper Radial - El stripper radial es similar en su diseño al ariete de tubería (esclusa parcial) con el fluido hidráulico forzando los arietes opuestos alrededor de la tubería flexible para darle el efecto de sello. Los pistones actuadores hidráulicos, incorporan también un indicador visual para mostrar la posición del pistón y para indicar el grado de desgaste de los elastómeros de sello. Puesto que los actuadores son horizontales, puede lograrse una reducción en la altura total, comparado con los strippers convencionales. El cambio de los elementos de sellado se efectúa desde el espacio abierto debajo del inyector. En aplicaciones para mayor presión, puede usarse un conjunto de strippers en tándem. Una forma de usar estos conjuntos es la de usar ambos simultáneamente para distribuir la presión diferencial entre los strippers, lo cual podría aumentar la vida útil de los elementos. El stripper / empaque superior ya sea de puerta lateral o de diseño convencional, es típicamente una unidad estándar, montada como de costumbre. El stripper / empaque inferior se monta directamente debajo. El empaque del stripper superior en un conjunto en tándem, se usa típicamente como empaque primario. El empaque inferior no se energiza y se mantiene como reserva. En caso de que el empaque superior se desgastara, puede energizarse el inferior para lograr el efecto de sello. La operación puede continuar o puede reemplazarse el empaque superior. Los arietes hidráulicamente operados en la columna de preventores de reventones necesitan efectuar cuatro funciones: sellar el orificio abierto, cortar la tubería, sujetar la tubería y sellar alrededor de la tubería. (Véase debajo). Según lo requieran las aplicaciones, pueden añadirse más preventores de reventones para mejorar la seguridad, la flexibilidad y los requerimientos operativos. Existen preventores de reventones disponibles, diseñados para las unidades de tubería por parte de varios fabricantes. Estos preventores de reventones se hallan disponibles desde 2 1” hasta 6 3/8” (6.35 a 161.9 mm) y con presiones especificadas hasta de 15000 psi (1034.25 bar)en calidades estándar y para H2S. PREVENTONES DE REVENTONES 15-27 TUBERÍA FLEXIBLE Los arietes oper- ados hidráulicam- ente en los preventores de reventones sellan el pozo abierto, cortan la tubería, sostienen la cañería y sellan el rededor de la tubería. Un preventor de reventones cuádruple con stripper. Arriba y abajo: un stripper radial y una vista en corte transversal, mostrando la ubicación de los arietes en una columna cuádruple. La columna de tubería flexible más común es la columna cuádruple. Su juego compacto de arietes múltiples permite facilidad de armado y de mantenimiento. El ariete cuádruple es muy popular y permite alojar arietes ciegos, cortadores; de cuñas y de tubería. Los preventores de reventones se colocan debajo del conjunto del stripper. El conjunto estándar para un arreglo de cuatro arietes (desde arriba hacia abajo) para tubería flexible es el siguiente: w Primer juego - Arietes ciegos w Segundo juego - Ariete cortador / cizallador w Tercer juego - Arietes de cuñas w Cuarto juego - Arietes de tubería (parciales) Los arietes ciegos se utilizan para sellar el pozo en la superficie cuando se pierde el control de mismo. El sellado de los arietes ciegos, ocurre cuando los elementos de elastómero dentro de los arietes se comprimen el uno contra el otro. Para que los arietes ciegos funcionen apropiadamente, la tubería u otras obstrucciones a lo largo de los casquetes de los arietes deben ser retirados. Cabe hacer notar que el sello de presión en el conjunto del ariete ciego, está diseñado para sostener la presión solamente desde abajo. Los arietes cortadores / de cizalla de tubería, rompen, cortan o parten la tubería flexible si la cañería se traba dentro de la columna de preventores, o si es necesario cortar la cañería (por ejemplo por planes de contingencia) y para retirar del pozo el equipo de superficie. A medida que se cierran las hojas de corte sobre la tubería flexible, las fuerzas impartidas mecánicamente llevan el cuerpo del tubo a la falla. Las hojas de corte deberían ser dimensionadas de acuerdo a la tubería en uso, 15-28 CAPÍTULO 15 Arietes de Corte Posicionado de los tipos de ariete dentro una columna cuádruple. Arietes Ciegos Arietes de Tubo Arietes de Cuña para dar un corte en circunferencia. Si el corte es deformado, el tubo debe ser arreglado para devolverle su geometría apropiada. Debe tenerse disponible suficiente fuerza y área hidráulicas para cortar a través de la tubería. Pudieran requerirse unidades hidráulicas accesorias de refuerzo, o unidades de actuadores, dependiendo de la tubería. Los arietes de cuña deben estar equipados con dientes bi- direccionales que al activarlos se aseguren contra la tubería, resistiendo el peso de la cañería que se halla por debajo. Los arietes de cuña también se cierran sobre la cañería y aseguran e impiden el movimiento en el evento de que la presión del pozo amenace el riesgo de expulsar la tubería fuera del pozo. Los arietes de cuña están provistos con mangas de guía, las cuales centran apropiadamente la tubería flexible dentro de las ranuras interiores del cuerpo del ariete, a medida que las cuñas se vayan cerrando. Los arietes de tubería (o de stripping) están equipados con sellos de elastómero pre-formados para ajustar al diámetro exterior especifico de la tubería flexible en servicio. Cuando se cierran contra la tubería flexible, los arietes de tubería se usan para aislar la presión del espacio anular del pozo debajo de los arietes. Estos arietes están también equipados con manguitos guía para centrar apropiadamente la tubería flexible dentro del rebaje de la abertura, a medida que se van cerrando los ariete. Típicamente, se posiciona una salida de brida para línea de matado, directamente debajo del juego de arietes de corte de tubería y por encima del juego de arietes de cuña en la columna de preventores de reventones. Una válvula especificada a la Presión de Trabajo Máxima Permisible (MAWP) de la columna de preventores de reventones (usualmente 10.000 psi [689,5 bar]) está montado sobre la brida de la línea de matado. También se incluye por lo menos una válvula de aislamiento de diámetro pleno de alta presión. Desde esta válvula, se corre típicamente una línea Chiksan de alta presión para conectar la línea de matado a los preventores de reventones. La línea de matado normalmente se usa para bombear fluidos dentro del pozo. En una emergencia, la válvula del lado de la salida con brida de los preventores de reventones, debe usarse para efectuar el retorno o invertir la circulación de fluido. No obstante, hacer retornos a través de la línea de matado expone los juegos inferiores de arietes y los casquillos, a la acción de los sólidos, desperdicios y otros fluidos de retorno. Esto pudiera afectar adversamente el funcionamiento de los arietes y no es una práctica recomendable. En los servicios de reparación y terminación de pozos que requieren circulación de los retornos del pozo hacia la superficie (desperdicios, ácido consumido, etc.), se recomienda el uso de una té de flujo separada, montada directamente debajo de la columna de preventores de arietes cuádruples. Esta té de flujo debería estar equipada con una válvula de aislamiento de alta presión especificada a la misma Los arietes ciegos se usan para sellar el pozo en la superficie. 15-29 TUBERÍA FLEXIBLE Las opciones de armado y de circulación son aspectos importantes a tomar en cuenta. Orificio de 4,06" y Mayores 7,06" o Mayores Corte/sellado 7,06" o Mayores De tubo/cuñas BOP Anular (7,06" o Mayores) Conjunto del Stripper Cabeza de la tubería de revestimiento Cruz de lodos Línea de matado a la bomba Línea del estrangulador con control hidráulico (HCR) y válvula manual Cubierta o plataforma del equipo de perforación CONJUNTO DEL STRIPPER TAPÓN DOBLE CONJUNTO DEL STRIPPER STRIPPERS EN TÁNDEM CONJUNTO DEL STRIPPER ALTERNATIVAS Conexión Rápida Inferior PREVENTOR - Anular STRIPPER RADIAL PREVENTOR CUÁDRUPLE O DE COMBINACIÓN VÁLVULAS REDUNDANTES DE FLUJO CRUZADO ARIETES CIEGOS / DE CORTE VÁLVULA DE COMPUERTA PARA SELLO SUPERIOR / INFERIOR CONEXIÓN A BRIDA Conexión Rápida Inferior Conexión Rápida Inferior Preventor Cuádruple o Combinado de 4 1/º16 Conjunto del Stripper Cruz de lodos Línea de matado a la bomba Cubierta o plataforma del equipo de perforación 7,06" o Mayores Corte/sellado BOP Anular (7,06" o Mayores) Cabeza de la tubería de revestimiento Línea del estrangulador con control hidráulico (HCR) y válvula manual Opciones de preventores de reventones de alta presión. presión de trabajo y la clasificación NACE que tiene la columna cuádruple de arietes. Es aconsejable tener los preventores de reventones debajo de la puerta de circulación, para mantener el control del pozo en caso de que la abertura de circulación se lave. A este respecto el sistema de armado y las políticas de la compañía deben ser evaluadas antes de efectuar el trabajo. En la mayor parte de los cuerpos preventores de reventones, los compartimientos de arietes ciegos y de arietes de tubería están equipados con aberturas, las cuales cuando se activan, permiten que la presión se iguale dentro del cuerpo de arietes. Esto hace que la presión diferencial se iguale a través de todos los compartimientos de los arietes antes de abrir los arietes. La unión encima del preventor de reventones cuádruple, se conecta al conjunto del stripper ubicado debajo del inyector. La conexión inferior del preventor de reventones de arietes cuádruples, podría ser una unión rápida o una brida, dependiendo de la presión y de las condiciones. Las políticas de la compañía y del operador podría dictar que tipo de conexión debería usarse en este caso. Un ariete único tiene una tarea, pero uno combinado o Combi tiene funciones dobles (por ejemplo corte / ciego o de tubo / cuña) que sirve para minimizar las restricciones de altura / peso. A menudo se combina un ariete triple con un ariete único y un carrete separador o espaciador para correr las herramientas. También se incorporan a menudo arietes cortadores / sello o ciegos / corte en uno de los arietes de la unidad de combinación. Los preventores de reventones deberían ser inspeccionados y probados en el taller antes de cargarlos para un trabajo. Deberían ser probados una vez más, después de haberlos armado y también antes de que se inicie el trabajo. Los posibles problemas y soluciones en un conjunto de preventores de reventones, incluyen los siguientes: Es aconsejable tener preventores de reventones debajo de la puerta de circulación para mantener el control del pozo en caso de que la abertura de circulación se lave. RESOLUCION DE PROBLEMAS 15-30 CAPÍTULO 15 Columna cuádruple básica. LOS ARIETES NO FUNCIONAN w Revise el sistema de alimentación de aceite hidráulico. Este volumen es de importancia critica. Si se está usando una bomba de mano con un reservorio pequeño podría ser necesario rellenar el reservorio más de una vez. Si el abastecimiento hidráulico es adecuado, proceda con el siguiente paso. w Revise las mangueras hidráulicas. Asegúrese que todas las mangueras estén conectadas al preventor adecuado. Si una manguera está invertida, entonces el preventor operará en reversa o no se moverá. w Revise los conectores de conexión rápida. Deben permitir que el fluido pase a través de los mismos. Podría necesitarse insertar un acople (macho) en la desconexión para desasentar la válvula de retención. w La empaquetadura de anillo del diámetro interno o el diámetro externo del pistón pudiera estar con pérdida y necesita reemplazo. ARIETES NO SELLAN APROPIADAMENTE w Siga los pasos de líneas arriba. w Asegúrese de que se está utilizando suficiente presión de cierre. Debe usarse suficiente presión para vencer la presión del pozo sobre el área del pistón del vástago, así como el arrastre de fricción del ariete. w Asegúrese de que los arietes no se estén cerrando en una unión de soldadura, o en alguna protuberancia de la cañería. w Revise el sello exterior. El sello exterior debería tener contacto completo con la abertura del ariete, alrededor de la mitad superior, donde los sellos interno y externo se encuentran con la abertura del ariete. w Revise el sello interior. Revise que haya ajuste firme donde los tornillos pasan a través de la goma, si es que el sello interior tiene un retén del tipo de perno que pasa a través del mismo (donde sea aplicable). Revise el sello interior para verificar si no hay desgaste excesivo y reemplácelo si es necesario. FUGA DE FLUIDO EN EL AGUJERO DE PURGA w Si el fluido del pozo está escapando por la purga, el sello de empaquetadura de anillo del sello del vástago, probablemente esté perdiendo y necesita ser reemplazado. w Si hay fuga de fluido hidráulico por la purga, la empaquetadura de anillo para sellado del vástago exterior, está perdiendo y necesita ser reemplazada. FUGA DE FLUIDO DEL POZO ENTRE EL CUERPO DEL PREVENTOR Y EL CUERPO DEL ACTUADOR w La empaquetadura de anillo del actuador (a menudo llamado el casquillo o sello de puerta), tiene fuga y necesita ser reemplazada. FUGA DE ACEITE HIDRAULICO ALREDEDOR DE LA EXTENSIÓN DEL VASTAGO INDICADOR w El sello del vástago del indicador está dañado y necesita ser reemplazado. Los preventores de reventones deben probarse antes y después del armado, antes de que comience el trabajo. 15-31 TUBERÍA FLEXIBLE La columna de preventores de reventones, incluye típicamente actuadores hidráulicos así como dispositivos de cierre manuales. LOS ARIETES DE CORTE NO CORTAN (DEBE ATENDERSE ANTES DEL COMIENZO DEL TRABAJO) w Pudiera que no se tenga disponible suficiente presión hidráulica. w Trate de cerrar los arietes de corte varias veces. w Si la situación lo permite, revise las hojas de corte para ver si están afiladas o dañadas. w Asegúrese de que son del tamaño correcto para la aplicación en particular. LOS ARIETES DE CUÑA NO ESTAN SUJETANDO (DEBE ATENDERSE ANTES DEL COMIENZO DEL TRABAJO) w Pudiera no tenerse disponible suficiente presión hidráulica. w Revise la condición de los arietes de cuña. Si están romos o aplanados o no están filosos o están llenos con depósitos del pozo, pudiera que no sujeten Los dientes de las cuñas deben estar afilados. Si están con el filo romo, reemplácelas y si están embotadas límpielas. w Asegúrese de que son de tamaño correcto para la aplicación en particular. LOS ARIETES DAÑAN LA TUBERÍA (DEBE ATENDERSE ANTES DEL COMIENZO DEL TRABAJO) w Asegúrese de que son del tamaño para la aplicación en particular. Si el tamaño de la abertura del ariete es más grande que la tubería, la esquina de la placa del retén interior que se extiende más allá de la cara de la guía del ariete, pudiera pellizcar o arañar la tubería. w Revise la ranura del vástago guía y el vástago para ver si tienen desgaste. Si alguno de ellos está severamente gastado, el ariete pudiera levantarse o erguirse en la abertura del ariete haciendo que el ariete enganche la tubería impropiamente. Los preventores de reventones que están especificados para servicio con H2S, están compuestos por aleaciones que son relativamente blandas. Esto significa que debe tenerse bastante cuidado para evitar daños innecesarios a los preventores de reventones. Si los preventores tiene que revisarse o repararse en el campo, guarde cualquier parte que se haya desarmado en un paño y asegúrese que esté limpia antes de reinstalarla. Los extremos de mangueras y acoples deben mantenerse limpios, libres de suciedad o grasa cuando no se halla en uso. Si se ensuciaran podrían ocasionar daño o un sellado inadecuado. Use aceite hidráulico u otro solvente de limpieza aprobado, para limpiar las partes sucias. Asegúrese de que no exista aire atrapado en los actuadores, líneas hidráulicas y equipos, haciéndolos correr o purgando las líneas. Los bolsones de aire o burbujas podrían provocar una respuesta lenta del equipo. Nunca aplique presión a ningún ariete de tubería, sin tener el vástago de prueba o una herramienta de prueba del diámetro exterior apropiado en el ariete. Recuerde: algún residuo de material peligroso podría hallarse en los preventores. Siempre use ropa de seguridad adecuada y tome todas las precauciones al desarmar piezas o al trabajar sobre la columna. Antes de desarmar la columna recuerde que pudiera tener presión atrapada. Si debe darse servicio a los preventores de reventones en el campo, disponga cualquier pieza desarmada en un paño suave y límpielas antes de reinstalarlas. MANTENIMIENTO GENERAL DE LOS PREVENTORES 15-32 CAPÍTULO 15 Use fluidos no contaminantes como el agua, al efectuar pruebas de los preventores de reventones. Una unidad de tubería flexible montada sobre un camión Antes de iniciar un trabajo, la columna de BOP debe ser probada para asegurarse que aguantará las presiones máximas anticipadas para el trabajo. La mayor parte de los preventores se revisan y se prueban en las instalaciones de mantenimiento de la compañía contratista, antes del embarque hacia el sitio de trabajo. Tenga en mente que ésta inspección / prueba pudiera no ser reciente y pudieran haber ocurrido daños durante el transporte o durante el armado. Tanto la seguridad como la paz mental, dictan que debe probarse este equipo antes de que comience el trabajo. Las pruebas en sitio, incluyen pruebas de funcionamiento y pruebas de presión alta y baja. Los resultados de cada prueba individual deben ser registrados. La prueba de baja presión debe ser efectuada primero y debe realizarse con presiones entre 200 y 300 psi (13.79 bar a 20.69 bar). La prueba de alta presión debería ser la menor entre la presión máxima de superficie esperada, la presión mínima de reventón de la tubería del pozo, o la presión especificada de la columna. El operador deberá decidir sobre la presión de prueba. Todas la pruebas de presión deben ser registradas y mantenidas durante un período de tiempo lo suficientemente largo, como para demostrar que los componentes están efectivamente reteniendo presión. Pruebe todos los componentes que serán sometidos a presión. Al efectuar estas pruebas use un fluido (por ejemplo agua), que no cause contaminación o dañe al personal si es que se produce una fuga. Pueden usarse otros fluido si las restricciones de contaminación o el operador lo permiten. Pruebe inteligentemente dentro de las especificaciones del equipo, y recuerde que la presión puede quedar atrapada entre válvulas, y que luego se puede ventear en un momento inoportuno. Purgue toda la presión antes de reparar fugas. En el área de prueba debe estar solamente el personal necesario. A General Procedure Las especificaciones para las pruebas de los preventores de reventones, varían con el tipo y el número de componentes que se estén usando. El siguiente procedimiento es suficiente para un arreglo estándar. Un conjunto de stripper, cuatro juegos de arietes (desde arriba: ciego, cortador, de cuñas y de tubería), una salida (línea de matado) entre los arietes 2 y 3, un carrete de salida (línea de salida) debajo del ariete 4 y una válvula (lubricador o válvula de seguridad de apertura plena) o carrete de matado debajo de la salida del carrete. 1. Instale los preventores de reventones, luego haga funcionar cada componente. Inspeccione visualmente los pernos indicadores si es que los preventores de reventones están equipados con ellos. UN PROCEDIMIENTO GENERAL PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA DE LOS PREVENTORES DE REVENTONES 15-33 TUBERÍA FLEXIBLE La mayor parte de las herramientas de tubería flexible, se han adaptado de las actividades de línea de cable, de pesca, de perforación y otras actividades de reparación y terminación de pozos. 2. Abra todas las válvulas y arietes. 3. Conecte a la bomba en la válvula lateral (en el árbol de surgencia) o a la bomba en línea (tubería o tubería de perforación). 4. Cierre la válvula exterior de la línea de matado (la salida que se halla más afuera en el preventor de reventones). 5. Llene la columna con fluido. 6. Cierre los arietes ciegos. 7. Presurice primero a baja presión, luego a alta presión. Registre presiones. Purgue las presiones. Abra la válvula de la línea exterior de matado. Presiones de prueba: __________psi (bar) Baja. __________psi (bar) Alta. 8. Cierre el lubricador o la válvula de seguridad de apertura plena. Presurice a presión baja luego a alta. Registe las presiones del carrete de matado. Purgue las presiones a cero. Presiones de prueba: __________psi (bar) Baja. __________psi (bar) Alta. 9. Abra el ariete ciego. 10. Cierre la válvula interior de línea de ahogo y la válvula exterior (entrada de bomba o retornos) en el carrete exterior. 11. Arme el arreglo de fondo de pozo, córralo dentro del pozo, justo hasta que quede encima del lubricador / válvula de seguridad de apertura plena. 12. Llena la columna con fluido. Cierre el stripper. Presurice primero a baja presión, luego a alta presión Registre presiones. Purgue las presiones. Presiones de prueba: __________psi (bar) Baja. __________psi (bar) Alta. 13. Cierre la válvula interior de la salida del carrete. Cierre el ariete de tubos. Abra el lubricador o la válvula de seguridad de apertura plena (valor atmosférico por encima del ariete de tubos; no se cierran los preventores por encima). Abra el stripper Presurice primero a baja presión, luego a alta presión Registre presiones. Purgue las presiones. Presiones de prueba: __________psi (bar) Baja. __________psi (bar) Alta. 14. La prueba de preventores de reventones esta completada. Asegúrese que todas las válvulas internas y externas estén en su posición apropiada. Para poder entrar al pozo, cierre el stripper y presurice hasta igualar la presión a la presión de cierre del pozo. Abra la válvula hacia el pozo. MANEJO DE FLUIDOS / EQUIPAMIENTO DE CONTROL DE PRESIÓN AGUAS ABAJO DE LOS PREVENTORES Algunas operaciones tales como la perforación con tubería flexible (CTD) requieren prácticamente el mismo tipo de equipo como el que se usa para el equipo de perforación de tipo convencional. Podrían usarse para el control de fluidos, tanques múltiples, zarandas y un sistema de mezclado. El equipamiento de control de presiones considerado incluye separadores de lodo- gas, desgasificadores y múltiples de estranguladores más complejos. Típicamente se toma la opción de usar estranguladores ajustables por control remoto, para presiones mayores y otras operaciones donde pudiera circularse gas desde el pozo. HERRAMIENTAS La mayor parte de las herramientas utilizadas con la tubería flexible, se han adaptado de otras aplicaciones. Las herramientas que se usan en las operaciones con línea de cable, pesca y perforación, así como otras actividades de terminación y reparación, están disponibles para la tubería flexible bajo la forma de dispositivos modificados. Adicionalmente, se han de desarrollado herramientas especificas para la tubería flexible y aplicaciones con tubería de diámetro pequeño, incluyendo perforadores rotativos, perforadores de impacto y herramientas de lavado y de descargado. ARREGLO DE FONDO DE POZO Al final de la tubería flexible se arma un conector o adaptador. Este sirve como la base para unir las variadas herramientas que pueden correrse. Típicamente las primeras herramientas que se arman, son las válvulas de retención o válvulas de contra - presión (BPV). Usualmente se corren estas válvulas en tándem y existen modelos disponibles en los que las válvulas de contra- presión están contenidas en el mismo arreglo. También hay modelos de tipo clapeta (charnela) y de bola disponibles en el mercado. Siguiendo a las válvulas de retención, se halla la junta de desconexión o librado. Su función es la de desconectar el arreglo de fondo de pozo en la eventualidad de que se trabara. Dependiendo del tipo de librado, pueden obtenerse de fuerza de corte, presión de bombeo, bombeado de una bola, o combinaciones de los mismos. ACCESORIOS Y EQUIPO DE APOYO 15-34 CAPÍTULO 15 La junta de desconexión, suelta el arreglo de fondo de pozo en la eventualidad de que se quede atascado. Conexión Válvulas de retención en tándem Herramienta para Desconexión o Suelta Reducción Collar(es) de Perforación Motor de Fondo de Pozo Trépano Válvulas de retención o válvulas de contra presión Asiento Aleta (charnela o clapeta) Asiento Asiento acastillado para permitir que el fluido logre pasar por los desvíos Bola Conexión de fondo - Rosca Dowell estándar o similar Conexión superior para las válvulas de retención en tándem o conector de tubería flexible Arreglo de fondo de pozo para perforación con tubería flexible A menudo se incluye una abertura de circulación o de desvío (by-pass). Si el flujo de fluido bombeado excede lo permisible en las herramientas de fondo de pozo, el exceso de flujo puede escapar al espacio anular. Dependiendo de las tareas a efectuar, pueden usarse otras herramientas, motores, collares, MWD / LWD, trépanos, fresas, etc. GRÚA HIDRULICA A menudo se incorpora una grúa hidráulica dentro del paquete de la unidad, si es que no se tiene disponibilidad de elevación por otros medios en la locación. La función de la grúa, es la de proveer un medio de levantar el inyector / extractor hasta el árbol de producción y proveer apoyo y estabilidad. BASE AUTOPORTANTE DEL EXTRACTOR / INYECTOR Las bases autoportantes del inyector / extractor, se usan para aplicaciones en que no se tiene grúa después del armado del equipo. Se usan éstas donde el espacio por encima, la capacidad de la grúa, o el peso impiden un armado normal del equipo. La base del inyector / extractor puede incorporar cilindros hidráulicos auto elevadores, para los ajustes de altura durante el armado, e incluir guinches hidráulicos para deslizar el conjunto lateralmente a lo largo de la locación, para ponerlo en la posición adecuada. Cuando se este usando una base autoportante de inyector / extractor con el respaldo de una grúa o sin el mismo, deberán extenderse las patas de gato y asegurarlas. Pudieran surgir complicaciones de la inestabilidad de la conexión del inyector / extractor al cabezal de pozo. UNIDAD DE BOMBEO DE FLUIDOS La bomba de fluidos, ya sean líquidos o gases (nitrógeno), es el método para proveer circulación o para proveer presión a las operaciones. BOMBA DE LIQUIDOS La bomba de líquidos tiene una toma ubicada o seleccionada desde los tanques deseados. Se succiona el fluido desde un tanque a través de la bomba, dirigiéndolo al manifold y a las líneas donde puede ser mezclado con nitrógeno. De allí va a la articulación giratoria de circulación, en el carrete de la tubería donde se conecta a la misma. 15-35 TUBERÍA FLEXIBLE Las líneas de succión en los tanq- ues generalmente se hallan a los costados de manera que los sedimentos no puedan entrar a la línea. Izquierda a derecha: Una válvula de contra- presión de tipo de bola y una bomba triplex. TANQUES Y EQUIPO DE MEZCLADO / ALMACENAMIENTO Los tanques típicos tienen dos o tres compartimientos y están disponibles para las capacidades deseadas. La succión del tanque puede ser ya sea por los costados, a varias pulgadas por encima del fondo, de manera que el sedimento no pueda entrar a la línea de succión, o del tipo de cemento donde la succión se halla en el fondo. A menudo se incluyen las bombas centrífugas y una tolva de mezclado, así como una unidad de filtrado. REGISTRO CORRIDO CON TUBERÍA FLEXIBLE La mayor parte del trabajo convencional de líneas de cable eléctricos, dependen de la fuerza de gravedad para arrastrar la herramienta hacia abajo. Cuando se tienen altos ángulos de desviación (mayores a los 65 grados) y en pozos horizontales, la gravedad solamente no puede arrastrar la herramienta a la profundidad deseada. Si la línea de cable y las herramientas se introducen usando tubería convencional, la tubería dejará de deslizarse solamente por su peso en el caso de inclinaciones por encima de los 26 grados. Se usa entonces la tubería flexible para llevar hacia adentro las herramientas eléctricas. La línea de cable debe ser insertada dentro de la tubería. Esto podrá lograrse por varios métodos. Uno es el de correr la tubería dentro de un pozo de prueba de suficiente profundidad, y luego correr la línea de cable dentro de la tubería de forma convencional (usando la gravedad). El segundo método es el de tender el cable en la tubería a medida que el acero plano se está enrollando en la propia fábrica de la tubería. Un tercer método es el de inyectar la línea del cable dentro de un carrete, utilizando una máquina especial de inyección de tipo ciclón. OPERACION CON TUBERÍA FLEXIBLE 15-36 CAPÍTULO 15 Un múltiple de circulación Sin importar cual sea el método elegido, debe utilizarse un exceso de longitud de línea de cable. Los cálculos muestran que cuando la tubería se bobina en un carrete, debido al espesor de la pared de la tubería y el número de vueltas en el carrete, la longitud de la línea de cable, es aproximadamente un uno por ciento más larga que la longitud de la tubería. Se usa un conector de mordaza o de abrazadera para conectar la tubería a la sarta de herramientas. Un conjunto de conector de tipo abrazadera de cable, une el cable de líneas eléctricas a la parte superior de la sarta de herramientas. Este conjunto debe también permitir la circulación a la sarta inferior de herramientas. Una unión de articulación giratoria, capaz de una rotación limitada (390 grados), debe armarse como parte de este conjunto. Finalmente un conjunto de uniones de conexión adaptadoras de tabique tipo barrera, deben sellar contra la presión de la tubería y del pozo. Esto también provee el paso del conductor y está equipado con una configuración de enchufe de cable para conectar las cabezas de la línea de cable. El conector rotatorio en el carrete de tubería, tiene también conexiones para la línea de cable. Si existe una circulación prolongada, o después de dos o tres trabajos, debe hacerse circulación inversa dentro de la tubería. Si esto no se efectúa como una práctica regular, no se mantendrá la necesaria soltura de la línea de cable y el cable podría arrancar la abrazadera de cables en el fondo de la tubería. La abrazadera de cables esta diseñada para que sea más débil que la propia línea de cable eléctrico, en caso de que la tubería se trabe. Si la tubería se traba efectivamente, primero podrá recuperarse la línea de cable y posteriormente se podrá recuperar la tubería. Otro punto clave acerca de las líneas de cable introducidas con tubería, es que la longitud del stripper al ariete ciego debe ser lo suficientemente larga como para cubrir la longitud completa de la sarta de herramientas que se estén usando. Esto pudiera necesitar un elevador más largo (60 pies [18,3 m] o más), lo cual complica el balanceo del inyector / extractor que va encima del elevador. Un método alternativo consiste en usar una unidad de línea de cable y un lubricador. En este método el lubricador se instala encima de la columna de la tubería flexible. La sarta de herramientas se corre y se cuelga de la columna de la tubería flexible. Para esto se necesita que el extremo de la sarta de herramientas esté equipada con una barra de despliegue que pueda cerrar los arietes de tubo y de cuña, sujetar y sellar. Después de que los arietes de tubo y de cuñas estén cerrados, entonces la presión en el lubricador puede aliviarse y puede retirarse el lubricador. La cabeza del inyector / extractor de tubería flexible, con un elevador corto, se gira sobre los preventores de reventones, y luego la tubería flexible se arma en la barra de despliegue. Enseguida, el conjunto de elevador/ inyector / extractor se arma, se igualan las presiones y se hace la corrida. Para retirar la sarta de herramientas el proceso se invierte. Después de una circulación prolongada, o después de unos cuantos trabajos en las aplicaciones de línea de cable con tubería flexible, debe aplicarse al tubería circulación inversa. 15-37 TUBERÍA FLEXIBLE CIRCULACION Una de las grandes ventajas de una unidad de tubería flexible, es su capacidad de mantener la circulación a medida que se corre la tubería dentro del pozo, o se la está extrayendo. Adicionalmente, se pueden correr herramientas de empaque para aislar una zona y luego efectuar operaciones de remediación, para después recuperar el empaque de aislamiento todo en una sola carrera. La tubería flexible puede también usarse en operaciones de matado de pozo. Esto resulta muy útil especialmente cuando se abre un agujero en la cañería de perforación primaria o en la sarta de tubería. TRATAMIENTOS EN UN POZO Pueden efectuarse tratamientos químicos de la tubería o de la formación mediante la tubería flexible, a menudo sin matar la zona de producción, o minimizando el tiempo de cierre. Esto provee el beneficio de menos producción perdida y algo que es más importante, menores posibilidades de ocasionar daños a la formación con los métodos de tratamiento de bullheading. Los productos químicos de tratamiento, a menudo son inhibidores de corrosión para la tubería, y ácidos para tratamiento en la formación. Frecuentemente se utiliza nitrógeno como portador para efectuar el tratamiento. Su ventaja es que penetra una formación mucho más fácilmente que otros fluidos. ACIDIFICACIÓN Las unidades de tubería flexible se usan para acidificar o para efectuar tratamientos con productos químicos en zonas selectivas. Cabe hacer notar que debido a su naturaleza, los ácidos y algunos productos químicos, acortan la vida de una sarta de tubería flexible y pueden producir agujeros en la tubería y ocasionar la falla prematura de la sarta. Los ácidos y productos químicos que fluyen fuera de la tubería por fugas muy pequeñas o por fallas de la tubería en la superficie, representan un peligro para el personal. Existen muchos tipos diferentes de trabajos con ácidos. Entre éstos, se incluyen tratamientos aireados, nitrificados, atomizados y tratamientos ácidos en forma de espuma. La selección de cuál será el más adecuado para un trabajo en particular, se basa en muchos factores; desde el tipo de características de la formación, hasta la recomendaciones de la compañía de servicio, e incluyendo la preferencia del operador. DESCARGADO DE UN POZO En este proceso, la tubería flexible se corre a la profundidad deseada y se inyecta nitrógeno o espuma liviana a través de la tubería flexible y de regreso a través del espacio anular de la tubería de producción. Esto da por resultado una reducción de la presión hidrostática impuesta a la formación a ser producida, lo cual permitirá que el pozo pueda surgir o empezar a fluir. A menudo, se necesitan varios desplazamientos de volumen para que esto ocurra. Se utilizan los mismos principios para proveer un diferencial de presión, cuando se está perforando. Debe tenerse en cuenta que podrá surgir presión del pozo y se debe esperarla y estar preparado para la misma. CEMENTACIÓN E INYECCIÓN FORZADA Debido a su economía, velocidad y las mediciones relativamente precisas de las longitudes corridas que se obtienen y las precisas capacidades de tubería, la tubería flexible ha ido ganando popularidad para efectuar muchas operaciones rutinarias de cementación. La cementación localizada, inyección forzada de cemento y muchas otras operaciones, se efectúan hoy en forma rutinaria utilizando operaciones de tubería flexible. Evalúe en toda ocasión las limitaciones de la sarta, antes de efectuar operaciones que requieren alta presión de las bombas. EMPAQUES DE GRAVA / CONSOLIDACIÓN DE ARENA Debido a su velocidad, eficiencia y economía, muchos empaques de grava y consolidación de arena, se efectúan con unidades de tubería flexible. Recuerde que las altas presiones de las bombas, aparejadas con productos químicos peligrosos son potencialmente letales. Mantenga al personal no esencial fuera del área de trabajo. INSTALACIÓN DE SARTA DE TUBERÍA FLEXIBLE Ya se ha documentado bastante profusamente, que cuando un pozo no tiene suficiente presión para producir usando los tamaños estándar de tubería de producción, se puede correr un sifón o una sarta de velocidad, lo cual permite que la formación pueda producir por sí misma. Se corre tubería flexible dentro de la tubería existente y se lo cuelga en un colgador especial para tubería flexible, poniéndose de nuevo el pozo en línea. También hoy en día, en algunas áreas se están usando sartas de tubería flexible, en lugar de correr las sartas de cañería estándar de perforación. Las consideraciones sobre la presión son siempre el problema principal en las operaciones con tubería flexible 15-38 CAPÍTULO 15 Una unidad de tubería flexible de tipo mástil. La condición ideal para introducir una sarta de herramientas dentro de un pozo, es cuando el pozo se halla estático o muerto. Con frecuencia, en los casos como los de un puente u obstrucción en el pozo, se da la ausencia de presión en la superficie. Asimismo, con pozos de presión por debajo de la normal, el pozo es incapaz de fluir. Recuerde que estos pozos no están muertos. Están vivos y deben ser tratados como si la presión pudiera retornar o el gas pudieran ventarse en cualquier momento. Cuando se retira la válvula de corona, hasta que se instale la columna de preventores de reventones, el personal y el equipo están expuestos a mucho riesgo. Durante éste tiempo la sarta de herramientas puede introducirse al pozo, sin embargo es más seguro instalar primero los preventores de reventones y luego bajar la sarta de herramientas. A menudo se utilizan arietes de cuña para sostener la sarta de herramientas en este momento. Existen varias maneras de introducir una herram- ienta o una sarta de herramientas a un pozo presurizado. Dependiendo de las circunstancias, la selección en cuanto a cuál método usar es generalmente limitada. Cada pozo debe ser juzgado por sí mismo, y el método apropiado se usará de acuerdo a la situación y equipo que se tenga a mano. A menudo, tienen que hacerse modificaciones a los procedimientos, tanto por seguridad como por sentido práctico. Rara vez pasará una herramienta a través del stripper. Los métodos comunes usados para insertar la herramienta son las siguientes. Una sarta de tubería flexible instalada, puede también usarse como una línea para efectuar tratamientos y elevación por gas, donde los productos químicos de tratamiento o el gas pueden bombearse a través de la tubería flexible para logra los resultados deseados. PESCA La más grande ventaja de la pesca con tubería flexible, comparada con las líneas de cables convenc- ionales, es la capacidad de circular continuamente mientras se efectúa la operación de pesca. La capacidad de circulación puede aplicarse para lavar o eliminar los depósitos de arena y desperdicios del cuello de pesca. En algunas instancias, las herramientas pueden correrse mas rápidamente que con la línea de cable. LAVADO, LIMPIEZA Y DEPEJADO DE LA TUBERÍA Muchos pozos presentan problemas por her- rumbre, corrosión, arena y parafina. Las unidades de tubería flexible se usan comúnmente debido a su capacidad de bombeo continuo, por el hecho de que no se tengan que hacer conexiones y la rapidez para introducir o extraer las sartas de manera que se pueden lavar puentes de arena, lodo, herrumbre y depósitos de parafina del interior de la tubería de producción. Una sarta de herramientas puede correrse con tubería flexible para proveer la acción necesaria de limpieza, tales como rascado, lavado, rotado, fresado o perforación liviana dentro de la tubería. Debe tenerse mucho cuidado en no exceder los límites de la tubería flexible y también darse cuenta que la presión pudiera quedar atrapada debajo de cualquier bloqueo de tubería. La tubería flexible se usa comúnmente para combatir los problemas de herrumbre, corrosión, arena y parafina en los pozos. TECNICAS DE INYECCIÓN DE HERRAMIENTAS 15-39 TUBERÍA FLEXIBLE Una unidad de tubería flexible de tipo mástil con el mástil extendido. Si el pozo está vivo, una unidad de línea de cable puede usarse para colocar un tapón dentro de la tubería del pozo. Si el tapón puede colocarse debajo de la profundidad deseada requerida para que se haga el trabajo, entonces la presión dentro de la tubería puede ser purgada y correrse la sarta de herramientas. Como en el método anterior, deberá tomarse en cuenta que el tapón podría fallar. Cuando la sarta de herramientas es moderada en longitud, puede utilizarse un lubricador con la tubería elevadora necesaria. Este método presenta un problema de equilibrio para el inyector / extractor que sería corrido encima del lubricador. La sarta de herramientas puede armarse y bajarse dentro del lubricador, luego se le conecta la tubería y se instala enseguida el inyector / extractor. En forma similar al método de líneas arriba, si se usa una sarta de herramientas relativamente corta, puede usarse un carrete espaciador. Esto pudiera requerir el uso de un preventores de reventones adicional. En este método las válvulas de corona o maestra están cerradas, luego se corre la sarta de herramientas dentro del carrete espaciador hasta que quede libre y pase el ariete de tubo en la columna de preventores de reventones. Las válvulas del árbol de producción se van abriendo lentamente y se corre la sarta de herramientas. En los casos en que deba correrse una sarta relativamente larga dentro del pozo que está equipado con una válvula controlada de seguridad de sub-superficie (SCSSV), esta válvula puede estar cerrada, purgarse la presión por encima de la misma y correr la sarta de herramientas e instalar el inyector / extractor. Pueden ocurrir muchos problemas y complicaciones diferentes durante cada operación de rutina con tubería flexible. Dependiendo del tipo de problema que ocurra, y de la experiencia del personal, el problema podrá atenderse rápidamente, o puede escaparse de control y convertirse en un peligro para todo el personal involucrado. Muchas complicaciones tienen soluciones relativamente estandarizadas. Sin embargo, cada problema debe ser tratado individualmente y la solución de cada problema desarrollada e implementada independientemente. SURGENCIAS CON LA TUBERIA EN EL FONDO Si el pozo da un golpe durante las operaciones mientras se halla en el fondo, deberán funcionar las técnicas estándar de control de pozo. La presión de cierre debe ser registrada, luego se recuperará el control del pozo usando técnicas de circulación con presión constante de fondo de pozo. A menudo no tiene que aumentarse el peso del fluido, como en el método de Espere y Densifique, porque el fluido en el pozo debería tener suficiente densidad. Si este es el caso, deberá utilizarse el método del Perforador. Cada complicación debe ser tratada individualmente con soluciones desarrolladas y luego implementadas apropiadamente. PROBLEMAS Y COMPLICACIONES SOLUCIONES COMUNES A PROBLEMAS - GOLPES DE PRESIÓN (AMAGOS) 15-40 CAPÍTULO 15 La capacidad de la tubería flexible de mantener la circulación mientras se mueve la tubería, está ajustada idealmente para manejar golpes de presión imprevistos. SURGENCIAS CON LA TUBERIA FUERA DEL POZO La capacidad de la unidad de tubería flexible de circular mientras se está moviendo la tubería, está ajustada idealmente al manejo de golpes de presión imprevistos antes de que la sarta se encuentre fuera o en el pozo a la profundidad de trabajo. Las opciones de qué es lo que se debe hacer cuando ocurre un golpe de presión en el pozo teniendo la tubería fuera del fondo, están basadas en cuál es la longitud de tubería que se halla dentro del pozo y cuáles con las presiones de cierre. Pueden utilizarse las técnicas del método Volumétrico, mientras se está teniendo circulación. En este método, la contra- presión con correcciones por la migración de gas basados en el fluido desplazado durante el desplazamiento de la tubería, provee un adecuado control del pozo. Una vez que se retorna a fondo de pozo, pueden emplearse los procedimientos normales para matar el pozo. Si la tubería está casi fuera del pozo las opciones incluyen: bajada de tubería al fondo o extracción de la tubería fuera del pozo. Si se toma la decisión de extraer la sarta del pozo, los arietes ciegos deben ser cerrados tan pronto como la posición de la última herramienta inferior haya pasado por encima de los mismos. SURGENCIAS CUANDO SE TIENE LA SARTA FUERA DEL POZO En el caso en que no haya tubería dentro del pozo, si la tubería puede ser insertada y extraída del pozo y hasta el fondo usando el método Volumétrico, entonces el pozo podrá matarse usando una técnica estándar de matado. Si las presiones máximas esperadas exceden el valor de colapso de la tubería, o si las limitaciones de peso de la tubería exceden la resistencia a la tracción, debe usarse entonces, ya sea la técnica Volumétrica para matar el pozo, o se necesitará usar una unidad de inserción de tubería a presión. Existen muchas complicaciones posibles que pudieran ocurrir durante las operaciones con tubería flexible. Los siguientes son procedimientos generales que pudieran utilizarse. Las políticas de la compañía son usualmente más especificas y deberían ser observadas y cumplidas. AGUJEROS EN LA TUBERIA Es bastante probable que ocurra la apertura de un agujero en la tubería después de que la sección se retira del pozo. Las soluciones posibles dependen de la severidad de la abertura, que tipos de fluido se están bombeando y si el pozo se halla bajo presión. Si el pozo no está bajo a presión, debe suspenderse el bombeo y permitir que la presión de la bomba se purgue. Es aconsejable cambiar el carrete de tubería. Si esto no puede hacerse, deberá intentarse hacer una reparación de la tubería con corte y soldadura en sitio Esta es una de las razones por las cuales se recomiendan las válvulas de contra presión- cuando son aplicables. Dependiendo de la longitud, presión e integridad de la tubería, (por ejemplo si se presentan pequeñas perforaciones) y ya sea que se estén usando fluidos peligrosos o no, el agujero en la tubería debe ser llevado de nuevo dentro del pozo entre el stripper y el ariete de tubo y el pozo debe matarse. Si se tiene provisto un carrete de circulación debajo de la columna, cierre los arietes de cuña y de tubería y luego mate el pozo. Una vez matado el pozo, la tubería puede extraerse del pozo bajo condiciones de seguridad. Si el fluido no es peligroso, si el pozo es pequeño y si el agujero en la tubería puede bobinarse en el carrete bajo condiciones de seguridad, ésta acción detendrá la fuga efectivamente. La tubería podrá entonces retirarse del pozo si el supervisor considera que es seguro continuar. TUBERÍA PARTIDA Si la tubería se parte dentro del pozo, retire la tubería de dentro del pozo por encima del ariete ciego y cierre el ariete ciego. El pozo deberá ser matado utilizando el método apropiado (bullhead o volumétrico). Después de que se ha matado el pozo, la tubería puede ser pescada y extraída del pozo. Si la tubería se parte en la superficie cerca a los arietes de cuña y de tubo, corte el tubo con los arietes cortadores, retire la tubería de la columna y cierre los arietes ciegos. Si se tiene provisto un carrete de circulación debajo de la columna, bombee a través de la columna dentro de la tubería, y tome los retornos a través del carrete. Mate el pozo. Si no se tiene un carrete disponible, el pozo debe ser ahogado ya sea por el método de bullheading o el volumétrico. SOLUCIONES COMUNES A PROBLEMAS - GENERAL 15-41 TUBERÍA FLEXIBLE La tubería puede atascarse debido a las fuerzas de fricción excesivas que se ejercen contra el mismo o puede colgarse en algún obstáculo dentro del pozo. El uso de una grúa, es parte integral de la mayor parte de las operaciones con tubería flexible. TUBERÍA APRISIONADA La tubería puede trabarse debido a las fuerzas excesivas de fricción contra la tubería y cualquier cosa que entra en contacto con la misma dentro del pozo. Puede también trabarse mecánicamente, cuando se aloja o se cuelga en cualquier obstáculo que exista dentro del pozo. Si la tubería se traba y usted puede circular, trate de bombear fluidos reductores de fricción. Si esto no funciona uno de los cilindros de la bomba pudiera estar estropeado. Esto causará cambios bruscos de presión que darán por resultado una acción de golpes de burbuja o de martilleo en la tubería. Si el recurso no resulta, ubique un fluido más pesado alrededor desde el punto de trabado hasta la superficie, para aumentar la flotabilidad de la tubería. Si la tubería permanece trabada, trabaje la tubería con la mínima tensión de resistencia especificada (debe tenerse cuidado con la tubería en tensión, puesto que el trabajar la tubería pudiera significar la falla de la sarta dentro del pozo o en la superficie). Si la tubería está trabada y usted no puede circular, aplique la máxima presión al tubería para tratar de liberar la tubería con la fuerza hidráulica. Una vez más recuerde, que el trabajar la tubería puede significar la falla de la sarta. Si no puede liberar la tubería por ninguna de las técnicas mencionadas líneas arriba, debe determinarse el punto de trabado (mediante líneas de cable o cálculos de estiramiento y extensión) y debe cortarse la tubería por encima del punto de trabado. Si el pozo se halla bajo presión deberá matarse el pozo antes de cortar la tubería. FALLA DE LAS VÁLVULAS DE CONTRA- PRESIÓN Si hay indicación de la falla de una válvula de contra presión y es posible sacarla del pozo, reemplace o repare la válvula de contra- presión. Si no es posible extraer la válvula, deberá matarse el pozo. Una vez que la sarta pueda extraerse del pozo, deberá repararse o reemplazarse la válvula de contra presión. FUGAS Si se desarrolla una fuga en un preventor de reventones, el lubricador de herramientas, las reducciones, el carrete, o en cualquier componente por encima del arbolito, entonces deberán hacerse intentos de detener la fuga. Si la fuga no se puede detener entonces deberá matarse el pozo, extraerse la tubería flexible y cerrar las válvulas maestras en el árbol, de manera que la zona con fuga pueda ser reparada. Si la fuga comienza a acelerarse o se torna demasiado crítica mientras se intenta matar el pozo, deberá tomarse la decisión de dejar caer la tubería. Para esto se necesita que la tubería flexible se corte y luego se cierren la válvula de pistoneo o la válvula maestra. Cuando las válvulas maestras van a cerrarse, es importante contar el número de vueltas que toma el cerrado de estas válvulas. Un número inadecuado de vueltas podría indicar que la tubería se halla dentro del arbolito y no debe intentarse cerrar la válvula más allá de donde muestre resistencia. Si se desarrollan fugas en el stripper o en el prensaestopas, cierre los arietes de tubo y reemplace los elementos de empaque. 15-42 CAPÍTULO 15 La profundidad de las zonas capaces de producir y su presión y tipos de fluido deben conocerse por adelantado en la locación. Si se desarrolla la fuga en el lubricador o conexión, cierre el ariete de tubería y trate de detener la fuga. Si no se detiene la fuga, debe matarse el pozo y repararse la fuga, o extraerse la tubería del pozo, cerrar las válvulas de corona o maestra y reparar la fuga. ESCAPE DE TUBERÍA Si los bloques de mordaza se estropearan, o se tiene mucho peso e impulso, la tubería podría ejercer tracción en las cadenas y resbalar, aún con la presión hidráulica cerrada y los frenos del motor enganchados. Esta es una condición de escape. Los pasos que podrían tomarse para disminuir la velocidad y detener el movimiento de la tubería son: Aumentar la presión de tracción (asegurarse de que las cadenas están corriendo en la misma dirección que la tubería), aumentar al máximo la presión del stripper, y si es necesario aplicar la Presión de Tracción de Emergencia. Dependiendo de las políticas de la compañía, existen las opciones de aplicar los frenos del carrete y /o cerrar los arietes de cuña. Sin embargo, deberá tomarse en cuenta que estas opciones pudieran causar la falla repentina de la tubería. Los bloques de la mordaza deben limpiarse, y ajustar la presión de los patines antes de abrir los ariete de cuña. EL CARRETE RESBALA HACIA EL CABEZAL DEL POZO Si el carrete no está asegurado o si sus frenos se sueltan de su seguro, el carrete podría empezar a avanzar hacia la línea del pozo. Detenga el inyector / extractor y cierre los arietes de cuña. Despliéguese suficiente tubería en exceso para retroceder el carrete a su posición apropiada y asegure el carrete. La parte de importancia más crítica de cualquier operación es la planificación seguida por la impl- ementación del plan. Antes de que comiencen las operaciones, la información del pozo y los lineamientos operativos planificados deben estar disponibles. Debe sostenerse una reunión de seguridad previa al inicio del trabajo, con todo el personal que estará involucrado en la operación y discutir el tema con detenimiento. La información general y especifica acerca de pozo debe hallarse disponible. Esta información debería ser registrada en los formularios provistos por la compañía y firmados por los representantes de la compañía y de la empresa de tubería flexible. La información previa al inicio del trabajo debe incluir lo siguiente: CONDICION DEL POZO Profundidades de todas las zonas capaces de producir y las presiones y los tipos de fluido de aquellas zonas, deberían de conocerse y debería tenerse la documentación disponible en locación. HISTORIAL DEL POZO w El historial general del pozo, con datos tales como las fechas de perforación y terminación, fechas de trabajos de reparación, trabajos con línea de cable, etc. w Características del reservorio, permeabilidades, etc. w Elementos tóxicos (H2S, CO2, etc.) w Historia de la producción de arena / agua w Problemas de área / campo / plataforma w Problemas de erosión, herrumbre, parafina, corrosión w Historial de la producción SEGURIDAD La seguridad es de importancia principal para todo el personal conectado con la operación. Debe sostenerse una reunión previa al inicio del trabajo para asegurarse que todos conocen exactamente qué es lo se supone que deben hacer, qué es lo que deben usar como ropa de protección y con qué peligros podrían encararse. Deben incluirse en el entrenamiento y las discusiones de seguridad. w Charla informativa sobre la ropa adecuada, guantes, protectores oculares, protección de la cabeza, protección de la audición, protección contra salpicaduras, protección de los pies y equipo respiratorio, puesto que pudieran hallarse gases peligrosos durante el trabajo. w Ubicación y funciones de todos los sistemas de paro de emergencia(ESD). w Charla informativa sobre el manejo seguro de productos químicos. Acciones de contingencia si ocurre un derrame. w Evacuación de emergencia de la locación y / o la plataforma. w Evacuación de emergencia de un trabajador lesionado. INFORMACIÓN GENERAL ANTES DE INICIAR EL TRABAJO 15-43 TUBERÍA FLEXIBLE Los sistemas de comunicaciones primario y de respaldo, deben estar en condic- iones operativas todo el tiempo. Cabezal del inyector de tubería flexible w Los sistemas de comunicación primarios (walkie talkies, intercomunicadores, teléfonos) y comunicación de respaldo (señales con las manos, etc.) deben ser funcionales y conocidos por todo el personal involucrado. w Manejo seguro del equipo, especialmente en el transporte, descarga, armado y desarmado. w Prueba del equipo y manejo seguro de la presión. w Procedimientos de cierre, y planes de contingencia para contener la presión. w Todo el personal debe estar apercibido de las áreas y el equipo peligroso. OBJETIVOS La operación a ser efectuada deberá ser discutida con todo el personal involucrado. Deben darse instrucciones paso a paso y las tareas especificas de cada trabajo deben asignarse a cada persona. EQUIPAMIENTO Debe proveerse una lista del equip- amiento que podría usarse y las funciones de cada unidad. Los puntos a considerar son los siguientes: w Deberá discutirse los procedimientos de armado para el equipo, especialmente si es que este no es de armado estándar. w Cómo armar e inyectar el conjunto de fondo de pozo. w Especificaciones del equipamiento (presiones y corte de gas amargo) LOCACION Las locaciones varían. Pudieran necesitarse modificaciones a los procedimientos generales de disposición del equipo. El tamaño, peso, tipo de estructura, así como la posible contaminación, protección a la vida silvestre y restricciones de disminución de ruidos son factores que influyen el armado. Adicionalmente pudieran haber reglamentos estatales o gubernamentales que dicten que alguna otra forma de armado deberá utilizarse que no sea la normal. Al armar el equipo deberá tomarse en cuenta la disposición del equipo. Algunos puntos que deben considerarse son los siguientes: w La dirección de los vientos prevalecientes w La ubicación de los tableros de control remoto del operador y de ESD w Puntos de anclaje para el equipo w Rutas de evacuación w Carga de la Plataforma w Posición de la grúa w Pozos adyacentes 15-44 CAPÍTULO 15 Cuando se esté armando el equipo, téngase cuidado de no dañar los compon- entes de los preventores de reventones, en especial sus anillos y ranuras. Los procedimientos de armado variarán, depen- diendo de qué tipo de operación es la que se realizará. El buen sentido común, junto con buenas prácticas usualmente asegura un mejor armado. Mientras se esté armando el equipo, tenga cuidado de no dañar los componentes de los preventores de reventones, sus anillos y ranuras para los anillos. Asegúrese que todos los accesorios y uniones estén libres de basura y grasa antes de armarlos. Todas las líneas sujetas a presión deben ser sometidas a las presiones especificadas (líneas de acero o Co-flex; no mangueras de goma). Use conexiones con brida con los cambios de dirección planificados por adelantado. 1. Revise y registre las presiones en cada sarta de tubería de revestimiento y sarta de perforación. 2. Cierre todas las válvulas en el árbol. Cuente y ponga etiquetas con el número de vueltas requeridas para cerrar cada válvula del árbol y las líneas de flujo. Purgue la presión debajo de la válvula de corona (de limpieza). 3. Inspeccione los anillos y las ranuras en los preventores de reventones. Los anillos deben ser usados solamente una vez y luego descartarlos. Instale anillos en ranuras limpias y secas solamente. El armado del arbolito de navidad debe ser de brida a brida, o brida a conexión de tipo Bowen. No use conexiones roscadas entre los preventores y el árbol. 4. Desarme las conexiones a bridas con cuidado y revise si no queda presión atrapada. 5. Arme los carreteles o espaciadores y los preventores, colocándolos en el cabezal del pozo. 6. Asegure y estabilice la columna de preventores de reventones con un mínimo de 3 cadenas o líneas de cable. Si usa un lubricador excesivamente largo, asegúrelo con cables o líneas cada 35 pies (10.7 m). 7. Pruebe el funcionamiento de la columna. 8. Lenta y cuidadosamente, recoja el conjunto del cabezal inyector /extractor. 9. Revise todas las conexiones y líneas. 10. Arme el conjunto de herramientas apropiadas en la tubería flexible. (Véase la sección de lubricación de herramientas). 11. Arme el conjunto del inyector / extractor en el arreglo de preventores de reventones, estabilícelo y asegúrelo en su sitio con líneas y / o alambres y / o la base del inyecto / extractor. No permita que el inyector / extractor dañe o rompa el anillo de sellado. 12. Desplace la tubería flexible, haga una prueba de presión de la columna, las conexiones del cabezal de pozo y el múltiple a la presión de prueba planificada. Abra el arbolito e ingrese al pozo. 1. Asegúrese que las palancas en cada consola, estén en la posición neutral, inactivas o apagadas (tableros de control y auxiliar). 2. Arranque la unidad de fuerza motriz. 3. Revise cada manómetro y que los sistemas hidráulicos estén apropiadamente presurizados. 4. Pruebe los sistemas hidráulicos a su plena capacidad de trabajo. Cambie cualesquiera línea de control, manguera, conexiones o manómetros que estén dañados. 5. Haga una prueba de funcionamiento de todos los controles para verificar si no hay escape hidráulico. 6. Regule la unidad de fuerza motriz a su velocidad / presión apropiadas para entrar al pozo. 7. Regule la presión a la columna de preventores de reventones. 8. Mida y registre la distancia desde la parte superior del pozo o de la válvula de la tubería (maestras o la válvula de seguridad de apertura plena), para cada componente de la columna y del inyector / extractor. 9. Arme las líneas de bombas, las líneas del stand pipe (tubo vertical), la manguera Kelly, las líneas de estranguladores, las líneas de retorno, las líneas de purga, las líneas de matado, etc. Cuando este armando estas líneas, revise para asegurarse que no hay obstrucciones en las líneas o conexiones. Asegure todas las líneas contra el movimiento. 10. Ubique todo el equipo para extinción de incendios. Asegúrese que se encuentre en buenas condiciones de trabajo. Asegúrese que el equipo para combate de incendios sea fácilmente accesible, que se encuentre a la vista y sea conocido por todo el personal. 11. Pruebe la red de comunicaciones. Revise el sistema de comunicaciones alternativo, tales como las señales de mano, para el caso de falla del sistema primario. PROCEDIMIENTOS GENERALES DE ARMADO LISTA DE VERIFICACIÓN DEL ARMADO DE LA UNIDAD 15-45 TUBERÍA FLEXIBLE Familiarícese con todos los requerim- ientos de seguridad respecto a la ropa de protección, accesorios y dispositivos de seguridad personal. 112. Investigue la zona buscando el equipo no esencial. Mantenga las aceras y senderos libres y despejados. 13. Revise todos los requerimientos de seguridad y procedimientos de la compañía petrolera y de la compañía de tubería flexible, incluyendo lo referente a ropa, accesorios y dispositivos de seguridad personal. 14. Evacué el personal no esencial de la zona. 15. Pruebe los preventores de reventones. Los procedimientos para bajar la cañería y extraerla del pozo, varían de acuerdo con el tipo de operación que se esté efectuando. Sin embargo, muchos de los procedimientos que se dan en la lista siguiente son comunes en la mayor parte de las operaciones: 1. Después de que se ha armado la unidad, se han probado los preventores, la sarta de herramientas se ha cargado en el separados / lubricador y se ha instalado el inyector / extractor y se ha asegurado el mismo, la unidad está lista para correr en el pozo, después de una prueba secundaria. 2. Revise para asegurarse que la tubería flexible está pasando entre las cadenas del inyector / extractor. Asegúrese que la tubería y / o las herramientas estén centradas en el stripper. 3. Ponga la válvula de presión hidráulica principal a un 80 % de la resistencia a la tracción del tubo o aún menor. Revise los cálculos de pandeo y de flotabilidad antes de establecer la presión. 4. Establezca la presión hidráulica de inyección (si es aplicable) de manera que no se sobrepase el peso de la sarta. 5. Ponga en línea la unidad de fuerza motriz y regúlela a la velocidad requerida. 6. Revise todas las líneas para verificar si no hay fugas y que la presión esté llegando a la unidad y los controles. 7. Revise para asegurarse de que los tensores de la cadena estén en su posición apropiada. 8. Aplique suficiente presión en los bloques de mordazas, aplicando la presión a la parte posterior de los patines (dentro de la tensión de la cadena) para sostener la tubería en su sitio. Si no se usan N2 u otros gases este preparado para usar más tensión para aplicar mayor tensión para sostener la tubería en su sitio. 9. Elimine la flojedad de las cadenas presurizando los tensores exteriores de las cadenas. 10. Arranque la bomba de fluidos para cargar la tubería y establezca los retornos. Si se están usando N2 u otros gases, pudiera tenerse que aplicar presión adicional para evitar el movimiento de la tubería hacia arriba, debido a la pulsación de la bomba. 11. Presurice el stripper a 1.000 psi (68.95 bar). 12. Si es posible, presurice la columna a la presión del pozo. Esto igualará las presiones y revise para asegurarse que la tubería se sostendrá en su lugar. Cierre el estrangulador y las válvulas de aletas. 13. Abra lentamente las válvulas maestras (primero la inferior, luego la superior) o la válvula de apertura plena, dependiendo de la operación. 14. Coloque la válvula del cabezal del inyector / extractor en la posición IN. 15. Reduzca la fricción de la tubería, purgando la presión del stripper. Esto permitirá que la tubería se inyecte con una presión menor y prolongará la vida del empaque. Se debe mantener suficiente presión para garantizar un buen sellado. Si el empaque del stripper permite el venteo de la presión del pozo, deberá incrementarse la presión hidráulica. 16. Abra la línea de retorno y establezca la circulación. 17. Empiece a deslizar el tubo lentamente en el pozo, subiendo la velocidad de inyección hasta no más de 60 pies por minuto (18.2 m/min). 18. Revise que el indicador de peso, el dispositivo medidor y la unidad estén funcionando apropiadamente. 19. Corra la tubería justamente hasta por encima del SCSSV (la válvula de seguridad controlada en superficie) y deténgala. Si el pozo no tiene una válvula SCSSV, correr 200 a 300 pies (60.9 a 91.4 metros) serán suficientes. 20. Recoja la tubería para asegurarse que este funcionando en el modo tubería afuera. PROCEDIMIENTO GENERAL PARA INSERTAR TUBERIA 15-46 CAPÍTULO 15 21. Comience a correr dentro del pozo a una velocidad segura y eficiente (usualmente alrededor de 60 pies/min [18.2 m/min]). La velocidad dependerá del tipo de equipo, condiciones del pozo, tipo de operación que se esté efectuando, experiencia del personal y experiencia sobre el pozo (si es aplicable). La velocidad de inyección (y la velocidad de extracción) deberá ser disminuida cuando se aproxime a una restricción o a una herramienta de fondo de pozo para evitar daño a la tubería, a la sarta de herramienta y a las herramientas de fondo de pozo. Cuando la tubería no pase a través de una herramienta de fondo de pozo o un niple, revise el peso soportado. 22. Detenga la sarta de tubería a los 1000 pies (304.8 m) en el pozo, revise el peso soportado y establezca el indicador de peso para corregir la lectura. Revise el indicador de peso contra el peso calculado de la tubería. 23. Detenga la inyección a los 5000 pies (1.524 m) y cada 1000 pies (304.8 m), de ahí en adelante. Aumente la presión de deslizamiento cuando sea necesario, para evitar el resbalamiento de la tubería. Revise el indicador de peso contra el peso de tubería calculado. Las operaciones variarán, dependiendo del tipo de trabajo, la ubicación del mismo, las presiones y los requerimientos del operador, el equipamiento y los procedimientos a efectuar. Las partes básicas para cualquier operación son: la unidad de la tubería flexible y algún tipo de bomba. A partir de este punto, las opciones de equipamiento incluyen: tanques de retorno con estranguladores ajustables, tanques de mezclado, unidades de cementación, unidades de petróleo caliente y de tratamientos, unidades de bombeo de nitrógeno y tanques de nitrógeno, herramientas de fondo de pozo, herramientas de pesca y unidades de línea de cable. En muchas operaciones la fricción es un aspecto importante que se debe considerar. El vencer la fricción en el pequeño diámetro interno de la tubería flexible a los caudales de bomba necesarios para efectuar el trabajo con efectividad, puede dictar que la tubería flexible tenga que cortarse o limitar su tamaño al tipo de trabajo. Por ejemplo, en un pozo de 5000 pies (1,524 m) podrían especificarse por parte del operador 5800 a 6,000 pies (1767 a 1828 m) de tubería. Otra área de preocupación, es la presión anticipada o actual que existe en el cabezal de pozo. En general, 10000 psi (689.5 bar) es la presión máxima de cabezal de pozo a la cual están especificadas muchas unidades de tubería flexible; sin embargo, han habido tareas efectuadas por tubería flexible con presiones considerablemente mayores. Muchos tipos de tubería flexible no pueden resistir las fuerzas de compresión requeridas para superar la fuerza / área de presiones tan altas sin pandearse. Deberán evaluarse el diseño de la sarta y sus limitaciones, para asegurarse de efectuar la operación dentro de límites de seguridad. La tubería flexible que transporta cañones de punzado y trabajos de elevación por gas, se hace en forma rutinaria y con seguridad en formaciones con presiones por encima de 10000 psi (689.5 bar). Cada pozo deberá ser evaluado sobre una base de caso por caso. El fluido que se tenga disponible es importante. Generalmente tres veces el volumen de fluido equivalente a la capacidad de tubería flexible, es un requerimiento mínimo en la mayor parte de los trabajos. La velocidad de corrido depende de muchos factores. Es la velocidad a la cual puede inyectarse o extraerse la tubería flexible, la que da la ventaja económica mayor sobre otros tipos de unidades de trabajo de reparación. En la primera corrida, generalmente la tubería se corre lentamente (de 30 a 60 pies por minuto[9.1 a 18.2 m/min]), con las subsiguientes corridas progresivamente más rápidas, dependiendo del estado del pozo. Es importante el uso de sentido común para correr una unidad. Por ejemplo: ¿Qué es lo que debería hacer usted con respecto a la velocidad de inyección cuando se está aproximando, ya sea a la profundidad de trabajo o a una herramienta de fondo de pozo? ¿Vigilaría usted también el indicador de peso? Una vez que se ha completado el trabajo, la tubería en la mayor parte de los casos debe ser retirada del pozo. Una lista general de verificación de procedimientos, es la siguiente: 1. Baje la presión hidráulica que va a los motores del inyector / extractor, de 300 a 500 psi (20.69 a 34.48 bar). 2. Cambie la válvula de entrada y salida del inyector / extractor a la posición de salida. 3. La presión que da tensión al carrete, podría tenerse que aumentarse para bobinar la tubería eficientemente sobre el carrete. La mayor parte de las unidades de tubería flexible, están especificadas para una presión de trabajo de 10.000 psi (689,5 bar), sin embargo existen unidades disponibles para presiones mayores. REQUERIMIENTOS GENERALES DE TRABAJO LISTA DE REVISÓN DE CARRERA DE EXTRACCIÓN 15-47 TUBERÍA FLEXIBLE Una unidad de nitrógeno. 4. Comience a extraer la tubería lentamente. Evite los tirones sobre la tubería y el equipo. Esto minimizará el daño a la tubería. Recuerde que la mayor parte de las fallas de la tubería en la superficie, ocurren durante la extracción de la tubería. 5. Observe el indicador de peso; si la tubería se cuelga pudiera excederse la máxima resistencia a la tensión. 6. Aumente la presión del stripper lo suficiente como para que la tubería salga seca. 7. Aumente la presión de empuje, hasta que la tubería vaya deslizándose hacia fuera, suavemente desde el pozo. 8. Recuerde que el contador de profundidad pudiera dar una lectura incorrecta. Observe la salida del extremo de la tubería. Disminuya la velocidad comenzando a los 200 pies (60,9 m) antes del final de la tubería. Si no se tiene la seguridad de donde se encuentra el extremo use una cifra mayor. 9. Cuando el extremo de la tubería se esté acercando a la superficie reduzca la presión del patín. De esta manera, cuando la sarta de herramientas ingrese al preventores de reventones, el stripper colgará las herramientas y no se las arrastrará hacia el inyector / extractor. 10. Extraiga la tubería hasta que el extremo de la tubería se halle justamente debajo del inyector /extractor. 11. Cierre la válvula maestra o la válvula de seguridad de apertura plena. (Las sartas largas de herramientas deben extraerse por el lubricador). Si se cierra la válvula maestra, recuerde que debe contar el número de vueltas, para asegurarse de que se encuentra completamente cerrada. 12. Purgue la presión atrapada en la columna. Desarme el equipo. Una vez que se ha efectuado la operación, la unidad puede desarmarse. Téngase en mente que pudiera existir presión atrapada en la columna, entre las válvulas o en el múltiple. Para realizar el desarmado proceda así: 1. Con la sarta de herramientas en la columna si es que se tiene una unidad N2 presente, sople o desplace la tubería con nitrógeno. Esto minimizará el peso del transporte. 2. Revise para asegurarse que no existe presión atrapada en la columna o entre las válvulas. Abra la línea de estranguladores, luego abra todas las válvulas de la columna y de las líneas del múltiple. 3. Abra el stripper. 4. Retire la tubería y bobínelo en el carrete. Asegure la tubería y el carrete. 5. Posicione la grúa o el dispositivo para elevación para el cabezal del inyector / extractor (si se dispone de este equipo.). Retire y asegure el inyector / extractor. 6. Retire el preventor de reventones del pozo y asegúrelo. 7. Instale la tapa del árbol de producción. 8. Desarme todo el equipo y prepárelo para el transporte. Al desarmar el equipo, recuerde que podría existir presión atrapada en la columna, entre válvulas o en el manifold. LISTA DE VERIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE DESARMADO 15-48 CAPÍTULO 15 Una unidad de nitrógeno montada en un camión. El nitrógeno tiene muchas aplicaciones en las actividades de reparación, incluyendo el descargado de pozos, el transporte de productos de fractura, lavado de arenas, punzado en seco, prueba de la columna de perforación y el posicionamiento hidráulico de empaques. El equipo para manejo de nitrógeno, consiste en un gasificador, bomba, envase de almacenamiento y los controles necesarios. Las unidades de nitrógeno se clasifican por el método por el cual se genera el gas nitrógeno. LLAMA DIRECTA El diseño de llama directa incorpora un quemador del tipo de llama abierta, para calentar el glicol a medida que se lo hace circular a través de un serpentín expuesto al calor. El glicol se circula luego a través de un intercambiador de calor que calienta el nitrógeno líquido. Esto lo convierte del estado líquido al estado gaseoso. El equipo de llama directa puede generar altos caudales de bombeo. Su principal desventaja es que la llama abierta, lo convierte en un equipo extremadamente peligroso en locaciones donde existe la posibilidad de que haya gas libre o vapores combustibles. AIRE AMBIENTE Las unidades de ambiente natural, usan un cerramiento o compartimiento en el cual el calor procede del escape de un motor, un fluido de enfriamiento de motores y la hidráulica para calentar el aire atrapado. El nitrógeno líquido, circula a través de los serpentines dentro del compartimiento y absorbe el calor que lo convierte al estado gaseoso. Estas unidades trabajan bien, son silenciosas, pero tienen escasa eficiencia cuando el medio ambiente se torna más frío. CO - GENERATIVO Las unidades co - generativas usan el calor del aceite de los motores, el fluido de enfriamiento de los motores, los sistemas hidráulicos y dinamómetros (frenos de agua) para convertir el nitrógeno líquido en gas. Muchos sistemas hidráulicos están diseñados para crear cargas falsas para generar calor en los motores. CONVERSION DE AIRE DIRECTO CON UNIDAD DE GAS DE MEMBRANA Cerca del 80 por ciento de nuestra atmósfera esta compuesta por gas nitrógeno. La unidad de conversión de aire directo, separa y extrae el nitrógeno gaseoso del aire, permitiendo que se lo pueda bombear dentro del pozo. PORCIÓN CRIOGÉNICA La porción criogénica de la unidad de nitrógeno, es la responsable para la toma o bombeo y gasificación del nitrógeno líquido. Consiste en un circuito de circulación de nitrógeno líquido hacia el recipiente o envase de almacenamiento y una bomba de alta presión. El equipo de manipulación de nitrógeno consiste en una bomba gasificadora, depósito de almacenamiento y los controles necesarios. UNIDADES DE NITROGENO 15-49 TUBERÍA FLEXIBLE Un venteo de nitrógeno y tablero de control. CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN El circuito de alimentación hace circular el nitrógeno líquido a la toma en la bomba de alta presión. Si el nitrógeno líquido no se circula, entonces se evaporaría en la toma y la bomba de alta presión perdería su impulso. El nitrógeno líquido no usado, se envía de retorno al tanque de almacenamiento. La bomba de alta presión presuriza y descarga el nitrógeno líquido, que entonces fluye dentro de la etapa de transferencia de calor (de llama directa, de aire ambiental o co - generativo), donde se convierte en gas nitrógeno y se descarga a un múltiple de prueba. El múltiple de prueba es de gran ayuda en las tareas que requieren pruebas de presión, purga de presión, y para realizar pruebas de presión simultánea. Frecuentemente se incorpora una té de atomización, justo por delante de la sarta de trabajo. El propósito de la té de atomización es el de agitar el líquido en el momento en que se encuentra con el gas nitrógeno. El nitrógeno entonces transporta el líquido hacia abajo, dentro del pozo. Las aplicaciones comunes para este proceso son el lavado con espuma, estimulación con ácido nitrificado y tratamientos de inhibición de corrosión nitrificados. El nitrógeno líquido se almacena y transporta en tanques especialmente construidos en acero inoxidable aislado, capaces de soportar el frío extremo del contacto con el nitrógeno líquido. Estos tanques son en realidad un tanque de almacenamiento de nitrógeno dentro de un tanque de vacío. Existen dispositivos para ventear, discos de ruptura y manómetros que controlan el estado del tanque en determinados momentos y evitan que se acumule presión dentro del tanque. Debe ejercerse extremo cuidado durante el transporte de éstos tanques. Los golpes súbitos, los choques y la vibración puede causar que el tanque interior se desplace o rompa la conexión con el tanque exterior. Debe ejercerse extremo cuidado al transportar los tanques de nitrógeno de manera que la conexión del tanque interior no se rompa. CUIDADO Y MANIPULACION DEL NITRÓGENO 15-50 CAPÍTULO 15 Si se rompe el tanque interior la presión del nitrógeno líquido podría subir suficientemente rápido como para reventar el tanque exterior. Chassis De Transporte L nea Trasera De Llenado Pat n L nea De Alivio De Seguridad L nea De Extracción De L quid L nea De Circulación Válvula De Retención De Presión L nea Delantera De Llenado Tablero De Manómetros Del Tanque Debajo: componentes de un tanque de nitrógeno y a la derecha un tanque de nitrógeno en el campo. severas o congelamiento si entra en contacto con la piel. Las líneas que se usan para transportar nitrógeno líquido, así como cualesquiera válvulas y accesorios que estén expuestos al mismo, se congelarán y quemarán la piel. Si se encuentra un charco de nitrógeno en el suelo, los vapores ocultarán el charco. Manténgase alejado de este tipo de peligro. Si el tanque interior llegara a romperse existe la posibilidad de que el nitrógeno líquido haga subir la presión suficientemente rápido como para causar una explosión. Esto se debe a la naturaleza del nitrógeno líquido. La conversión de líquido a gas ocurre a la temperatura ambiente. El punto de ebullición del nitrógeno líquido es de -320 ºF (-l95.5 ºC). La naturaleza expansiva subirá la presión rápidamente en un envase sin venteo y causará una ruptura forzada del envase. El nitrógeno líquido es extremadamente frío y congelará y pondrá frágil cualquier cosa con la que entre en contacto. Este aumento de la fragilidad, sumado a la presión que se acumula, reventará muy rápidamente muchos tipos de envases. Nunca almacene nitrógeno líquido en recipientes que no tengan ventilación, esto incluye también secciones de tubería y válvulas de cierre. El uso de venteos de seguridad, válvulas de alivio y discos de ruptura de seguridad, permitirán que la presión se alivie antes de que ocurra una explosión. El almacenamiento de los tanques de nitrógeno debe efectuarse en un área bien drenada, que no permita el estancamiento de agua. En los equipos de perforación de tipo plataforma, deberá tenderse un piso de madera terciada donde se vayan a colocar el o los tanques de nitrógeno. Las fugas de nitrógeno líquido que caen sobre el acero de la plataforma pueden y han causado la caída de cubiertas y han hecho que las vigas de acero se rajen. El frío extremo del nitrógeno líquido es también un peligro para el personal. Causará quemaduras 15-51 TUBERÍA FLEXIBLE El nitrógeno puede quemar por congelamiento su piel y los vapores del nitrógeno pueden también causar quemad- uras por congelamiento. Un tanque de nitrógeno montado en un patín. w Revise todos los filtros y rejillas de succión periódicamente para ver que no estén bloqueados. Permita que la bomba, las tuberías, las válvulas y otros componentes se entibien antes de trabajar con ellos o para efectuar alguna reparación. w Mantenga el agua y la suciedad fuera del sistema. Use piezas de repuestos limpias y nunca trabaje en un sistema bajo presión. Las unidades de tubería flexible y de nitrógeno son fácilmente transportables, fáciles de armar en un tiempo bastante corto, y pueden completar el trabajo en menos tiempo que las unidades convencionales. Como con cualquier operación de reparación, los aspectos de seguridad deben atenderse cuidadosamente. El personal debe usar siempre ropa de protección (gafas, tapones para los oídos, zapatos de seguridad, guantes de goma, implementos especiales criogénicos, etc.) cuando estén trabajando. Las reuniones previas al trabajo deben ser aprovechadas para discutir el servicio a ser efectuado, o cualesquiera peligrosos anticipados que pudieran encontrarse.t Al manipular nitrógeno, use guantes de cuero o guantes industriales aislados. Si se utilizan guantes de goma utilice guantes de algodón por dentro de los guantes de goma. Nunca use guantes de algodón. El nitrógeno se absorberá rápidamente a través de los mismos y le quemará la piel. Aún los vapores de nitrógeno pueden quemar. La ropa protectora como por ejemplo las cami- sas de manga larga, gafas protectoras, máscaras protectoras para la cara, escudos contra salpicaduras y guantes protectores criogénicos, deben utilizarse siempre cuando se trabaja alrededor del nitrógeno. La muerte puede causarse por asfixia cuando se inhalan altas concentraciones de gas nitrógeno. Esto significa que el gas nitrógeno desplazará al oxígeno dentro de sus pulmones y usted se sofocará. Podrá no notarse el mareo a tiempo para prevenir la inconsciencia o el desmayo y una exposición prolongada puede dar por resultado la muerte. Si le sobrevienen mareo o náuseas, salga del área inmediatamente. Cuando se esté manejando nitrógeno líquido: w Téngase buena ventilación en las áreas de trabajo, de bombeo y de almacenamiento de nitrógeno. No inhale los vapores de nitrógeno. w Cierre inmediatamente si se escuchan ruidos inusuales o se sienten vibraciones anormales. w Ventee todas las líneas inmediatamente después del uso. RESUMEN 15-52 CAPÍTULO 15 Estos problemas le familiarizarán con algunas ecuaciones de cálculo para operaciones de fondo del pozo y para las aplicaciones de campo de tubería flexible. 1. ¿Cuál es la capacidad y el volumen de un tubería de 1 1/4” (31.75 mm), con un diámetro interior de 1.1” (27.94 mm) a una profundidad total de 7500 pies (2.286 m)? 2. ¿Cuál es el desplazamiento de 7500 pies (2.286 m) de tubería de 1 1/4” (31.75mm), con un diámetro interior de 1.1” (27.94 mm)? 3. ¿Cuál es el volumen anular entre 7500 pies (2.286 m) de tubería de producción de 2 7/8” (73 mm) de diámetro externo, 2.379” (60.42 mm) de diámetro interno, con una corrida de tubería flexible de 1 1/4” (31.75 mm) hasta la profundidad total? 4. Use la información de las preguntas de líneas arriba, para resolver lo siguiente: A) Si usted necesitase matar la producción de la sarta de tubería con tubería flexible, ¿qué volumen de matado necesitaría para desplazar el fluido en el pozo? B) ¿Qué volumen de fluido necesitaría usted si originalmente hubieran 9000 pies (2743.2 m) de tubería flexible en el carrete? C) ¿Si se estuviera circulando y removiendo la tubería flexible, que volumen de fluido necesitaría usted añadir a este pozo para mantenerlo lleno? 5. El pozo tiene 7500 pies de profundidad (2.286 m) y se tenían originalmente 9000 pies (2743.2 m) de tubería en el carrete. Si la capacidad de la bomba es de 0.049 barriles / embolada (7.78953 l/embolada) y la velocidad de la bomba es de 0.735 barriles/min (0.1168 m³/min): A) ¿Cuántas emboladas y cuánto tiempo tomará desplazar la tubería que queda en el carrete? B) ¿Cuántas emboladas y cuánto tiempo tomará desplazar la tubería flexible del pozo? C) ¿Cuántas emboladas en total y qué tiempo total para desplazar la tubería flexible? D) ¿Cuántas emboladas en total y cuánto tiempo tomará desplazar el espacio anular? E) ¿Cuántas emboladas en total y cuánto tiempo total requerido para una circulación completa? F) Si la velocidad de la bomba es de 20 emboladas/min ¿cuánto tiempo tomará? PROBLEMAS Y CÁLCULOS 15-53 TUBERÍA FLEXIBLE Información Sobre El Pozo Para Los Problemas 6 Hasta 11 Profundidad de la tubería de producción 6800 pies (2072.64 m); diámetro exterior de la tubería 2 3/8” (60.3 mm), diámetro interior 1.995” (50.6 mm), tubería de revestimiento de 7” (177.8 mm) de diámetro exterior, 6.004” (152.5 mm) de diámetro interior, tubería flexible de 1 1/4” (31.7 mm) de diámetro exterior, 1.060” (26.9 mm) de diámetro interior, fluido en la tubería de 8,6 libras por galón (1032 gramos/litro). (Ignore la compresibilidad y la fricción) 6. ¿Cuál sería la mínima longitud que debe descargarse con N2 para por lo menos igualar la presión de formación, si el pozo tiene una presión de formación de 2540 psi (175.13 bar)? 7. Si una tubería flexible de 1 1/4” (31.7 mm) se está corriendo a un promedio de 30 pies/min (9.1 m/min), ¿cuánto tiempo tomará para llegar al punto de igualación? 8 ¿Cuántos barriles de fluidos deberán ser desplazados para llegar al punto de igualación? 9. Si la capacidad de la bomba está especificada a 300 scfm: (Standard cubic feet per minute) (pies cúbicos por minuto). A) Aproximadamente, ¿cuántos scf de nitrógeno serán bombeados para alcanzar el punto de igualación? B) Aproximadamente, ¿cuántos galones de nitrógeno líquido se usarán cuando se alcance el punto de igualación? C) ¿Cuánto nitrógeno se requerirá para desplazar un volumen adicional equivalente a cinco veces el espacio anular? 10. Si el pozo se tuviese que punzar con una presión diferencial de 200 psi (13.79 bar), ¿cuántos pies de colchón de agua fresca deben dejarse en la tubería sin tubería flexible en el pozo? 11. Si el pozo tuviese que punzarse con un diferencial de 200 psi (13.79 bar), ¿cuántos pies de fluido tendrían que descargarse si tuviese que correrse un cañón de punzado (50 pies [15.24 m], 1 1/4 de pulgadas [31.7 mm] de diámetro exterior)? 12. ¿Cuál es el peso flotado de 4500 pies (1.371.6 m) de tubería de 1 1/2” de diámetro (38.1 mm) con tubería de 1.522 libras/pie (2.27 kg/m), en un pozo de fluido con 8.9 libras/galón (1068 g/l)? 13. Ignorando toda la fricción, ¿cuántos pies de tubería de 1 1/2” de diámetro (38.1 mm) y de 1.522 libras/pies (2.27 kg/m), se tendrían que correr en un pozo al llegar al punto de cañería pesada si la presión es de 2200 psi (151.8 bar) y el peso del fluido dentro del pozo es de 7.1 libras por galón (852 g/l)?