Preventores de Reventon (Blowout Preventer, BOP)
Son válvulas de corte rápido que se instalan en la boca de los pozos petroleros para prevenir en siniestros en caso de un brote no intencionado de fluidos provenientes del yacimiento. Estos pueden ser de varios tipos desde aquellos aqu ellos que solo se cierran alrededor de la tubería de perforación sin dañarla hasta aquellas que se encargan de cortar la tubería con la finalidad de cerrar el pozo. Clasificación de los preventores: •
De Interiores.
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De ariete.
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Esféricos.
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Anular mecánico.
Preventores de interiores.
Su función es controlar el paso del fluido que proviene del interior de la tubería de producción o de trabajo. Estos se clasifican en dos tipos:
De saeta o dardo (válvula de contra presión).- Es un preventor de revestimiento interno para sarta de perforación que cierra eficazmente el recinto de la tubería para sellar la presión del pozo, cuando se introduce al pozo se abre apenas se restaura la circulación. El recinto de la sarta de perforación se cierra herméticamente y automáticamente bajo la acción de un resorte de cierre ayudado por la presión del pozo la válvula se abre automáticamente al reanudarse la circulación. De caída o de encajar (válvula de retención automática). - La válvula de retención de encajar es una unidad pesada que permanece en el piso de la cabría hasta que se necesite, una vez puesta en la sarta de perforación actúa como válvula automática de retención, la acción cortadora del fluido de perforación circulante no la desgasta por abrasión y no requiere reemplazo frecuente, al tiempo que la válvula de retención proporciona sello hermético contra los fluidos ascendentes, la esfera retenedora cargada a resorte se abre fácilmente de lodo circulante a fin de recuperar el control del pozo.
Preventores de ariete.
Se utilizan como control superficial en un pozo, para sellar el espacio anular cuando se tiene tubería en su interior o cerrarlo totalmente, funciona casi siempre hidráulicamente para cerrar el espacio anular alrededor de la tubería en el pozo, los arietes para tubería deben ajustarse alrededor del perímetro de cualquier clase o tamaño de tubería que se encuentre en el pozo. 1
Se usan unidades sencillas y dobles y se colocan sobre el cabezal de tubería de revestimiento o de producción, sus bridas deben tener las mismas especificaciones API que el cabezal donde se instalen, si no es de la misma medida, se utilizará un carrete o brida adaptada para efectuar el enlace correspondiente. Existen cuatro tipos de preventores de ariete:
De diámetro sobre medida.- Este tipo de ariete de tubería se utiliza para sellar el espacio anular comprendido entre el exterior de la tubería de producción o de trabajo y el diámetro interior del preventor cuando se tiene una señal de fluidos en el pozo. Consta de un elemento de hule, cuya función es efectuar el sello sobre la tubería en uso, además cuenta con un empaque superior, el cual efectuara el sello en la parte interna del cuerpo del preventor. De diámetro ajustable o variable.- Este tipo se utiliza para sellar el espacio anular comprendido entre el exterior de la tubería de producción o de trabajo y el diámetro interior del preventor cuando se tiene una señal de fluidos en el pozo.
La construcción del elemento de sello se hace dé tal manera que proporciona una cantidad de hule para efectuar el sello, presentan la ventaja de no cambiar arietes al manejar diferentes diámetros de tubería, ya que sellan ajustándose al diámetro de la TP, las más usadas de este tipo son los que manejan el rango de diámetros de 2 7/8 a 5 pulgadas.
Ciegos.- se utilizan para cerrar totalmente el pozo, al no tener tubería en su interior y que por la manifestación del fluido que presente, no sea posible introducirla. Consta de un empaque frontal plano, construido a base de hule vulcanizado en una placa metálica y de un sello superior. De corte.- Su función es la de cortar la tubería de producción o de trabajo y cerrar totalmente el pozo. Cuando al introducir o sacar tubería del pozo, surgiera una manifestación de los fluidos contenidos en él, que no permitiera sentar la tubería en las cuñas de la rotaria para colocar la válvula de seguridad, en este momento se operan los arietes de corte, cortando la tubería quedando sellado el flujo de fluidos del pozo. Esta formado por un ariete inferior y otro superior, el ariete superior aloja el empaque de las cuchillas efectuando un sello hermético al momento de cortar la tubería.
Preventores esféricos.
Se utilizan principalmente para sellar el espacio anular o el pozo franco, cuando se detecta una señal de cabeceo al momento de estar moliendo, metiendo o sacando tubería del pozo. Es el accesorio que forma parte del conjunto de preventores y tiene la habilidad de efectuar cierres herméticos a presión, en cualquier cuerpo que esté dentro del pozo, sin importar su forma o en pozo franco, para ello utilizan como elemento una unidad 2
de caucho de alta calidad con insertos, haciéndolos más efectivos y alargando su vida útil, la forma y tamaño de sello está regido por la marca del preventor. Como ventajas se pueden mencionar que proporcionan diámetros amplios de paso, el tamaño y forma de su cuerpo (esbelto y sin salientes) hace más fácil su manejo, son diseñados para rangos de presión de trabajo desde 3000 y hasta 20,000 lb/pg2, en el instante que se detecte una señal de cabeceo en un pozo, el preventor esférico anular es operado para cerrar, sin importar la forma de la herramienta que está en su interior, ya que al darse un sello hermético queda controlado el flujo por el espacio anular o se cierra totalmente el pozo si no se tiene tubería dentro de él. Preventor anular mecánico.
Se utiliza en donde se operan pozos de bombeo mecánico o hay operaciones donde se hace necesario introducir tubería bajo presión, ahí en esas labores utilizamos los preventores de reventones anulares. Los preventores anulares mecánicos son diseñados variando únicamente los hules que se colocan de acuerdo a la tubería que se manejará, así como los topes superiores, ya que éstos varían de acuerdo a su diámetro interior. Elementos del conjunto de preventores.
Cabezal de la tubería de revestimiento, forma parte de la instalación permanente del pozo y se usa para anclar y sellar alrededor de la siguiente sarta de tubería de revestimiento. Las salidas laterales del cabezal pueden utilizarse para instalar las líneas secundarias (auxiliares) de control y su uso debe limitarse para el caso de emergencias. Cuando las líneas no están instaladas, se recomienda disponer de válvulas y un manómetro en dicha salida. Carrete de control, se instala para conectar las líneas de matar y estrangular del conjunto de preventores. El API permite que estas líneas se conecten a un preventor con salidas laterales, eliminando al carrete con la ventaja de disminuir la altura del conjunto de preventores. Sin embargo, en la mayoría de los casos se prefiere usar carrete ya que como está sujeto a la erosión, resulta más económico cambiar un carrete que un preventor.
Conjunto de preventores, es el ensamble vertical del equipo especial en la parte superior de la tubería de revestimiento que se usa para cerrar el pozo al flujo, con o sin tubería de perforación en el agujero. Las operaciones de los dispositivos de cierre deberán ser rápidas y confiables aun cuando estén cubiertos de lodo Los criterios para seleccionar el arreglo de preventores deben de considerar la magnitud del riesgo expuesto y el grado de protección requerida. Cuando el riesgo es pequeño (presiones de formación normales y áreas desérticas o montañosas alejadas de los centros de población), se requiere de un arreglo de preventores sencillo y de bajo costo. Si el riesgo es mayor (presiones de formación anormales, yacimientos de 3
alta productividad o alta presión, áreas densamente pobladas, grandes concentraciones de personal y equipo como en el caso de barcos o plataformas marinas), el arreglo debe ser más complejo y en consecuencia de mayor costo. Tipos de preventores.
Durante las operaciones de perforación si llegara a manifestarse un brote, el sistema de control superficial debe tener la capacidad de proveer el medio adecuado para cerrar el pozo y para circular el fluido invasor fuera de él. El control de un pozo lo constituyen generalmente en la superficie, dos sistemas independientes que son: El de circulación y el de preventores de reventon. Los tipos más usuales son:
Desviador de flujo (Diverter).
Cabeza rotaria.
Preventor rotatorio.
Anular o esférico Hydril de los tipos “GK” y “MSP”.
Anular o esférico Cameron de los tipos “D” o “DL”.
Preventor de arietes Cameron tipo “U” sencillo y doble.
Preventores Marinos.
La clasificación del API para conjuntos de preventores se basa en el rango de operación de trabajo. De acuerdo a los arreglos que la especificación API RP 53 recomienda. Los hay de 2,000, 3,000, 5,000, 10,000 y 15,000 lb/pulg.² (141, 211,
352, 703 y 1055 kg/cm²).
Preventor de arietes Cameron tipo”U” sencillo
Descripción del preventor anular (esférico).
Se le llama así a la unidad que forma parte del conjunto de preventores, y tiene como principal característica, efectuar cierres herméticos a presión sobre cualquier forma o diámetro o herramienta que pueda estar dentro del pozo. Este preventor jamás debe estar cerrarse si no hay tubería dentro del pozo, pues se destruye el elemento sello. 4
Estos preventores funcionan con un elemento grueso de hule sintético que se encuentra en el orificio interno del mismo y al operarlo, se deforma concéntricamente permite pasar o girar de tuberías aún estando cerrado (esta operación se debe efectuar regulando la presión de trabajo a su mismo valor de sello). Al detectar un brote con tubería dentro del pozo, se cerrará el preventor adecuado (de arietes o anular esférico). El preventor anular esférico deberá ir colocado en la parte superior de los preventores de arietes, debiendo ser de las mismas características. Los más usados son de 21¼”, 16¾”, 135/8”, 11” y 71/6”, con presiones de trabajo de 500 a 20,000 lb/pulg.² hacia el interior del preventor, ocasionando el cierre parcial o total del pozo. El hule estando en posición abierta tiene el mismo diámetro de paso del preventor. Además permite pasar o girar de tuberías aun estando cerrado (esta operación se debe efectuar regulando la presión de trabajo a su mismo valor de sello). Al detectar un brote con tubería dentro del pozo, se cerrará el preventor adecuado (de arietes o anular esférico). El preventor anular esférico deberá ir colocado en la parte superior de los preventores de arietes, debiendo ser de las mismas características. Los más usados son de 21¼”, 16¾”, 135/8”, 11” y 71/6”, con
presiones de trabajo de 500 a 20,000 lb/pulg.².
Preventor anular mostrando sus partes.
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Arreglo típico de preventores. •
G -Cabeza rotatoria.
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A -Preventor anular.
Rd -Preventor de arietes doble. Con arietes para tubería de perforación, ciegos, variables o de corte. •
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R -Preventor de arietes sencillo. Con arietes variables o de corte.
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Rt -Preventor de arietes triple. Con tres juegos de arietes instalados a criterio.
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S -Carrete de control con salidas laterales para líneas de matar y estrangular.
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Diseño 1a etapa preventores 21 ¼”, 20 ¾”
1. PREVENTOR ESFERICO 2. PREVENTOR DOBLE 2.1 SUPERIOR DE ARIETES PARA TP. 2.2 INFERIOR DE ARIETES CIEGOS O CORTE 3. CARRETE DE CONTROL 3.1 TRES VALVULAS MECANICAS (b, c y d ) 3.2 UNA VALVULA HIDRAULICA (a) 4. PREVENTOR SENCILLO 4.1 ARIETES PARA T.P.
SARTA COMBINADA ARIETES DE DIAMETRO MENOR EN LA PARTE SUPERIOR DEL PREVENTOR DOBLE ARIETES DE DIAMETRO MAYOR EN EL PREVENTOR DOBLE CABEZAL DE T.R.
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4 VALVULAS MECANICAS (e, f, g, h)
Diseño 2a etapa preventores de 13 5/8”
3. PREVENTOR ESFERICO 4. PREVENTOR SENCILLO 2.1 SUPERIOR DE ARIETES PARA TP. 2.2 INFERIOR DE ARIETES CIEGOS O CORTE 5. CARRETE DE CONTROL 3.1 TRES VALVULAS MECANICAS 3.2 UNA VALVULA HIDRAULICA 6. CABEZAL DE T.R.
4.1 VALVULAS MECANICAS
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Diseño 3a etapa de preventores de 11” 10000 PSI
1 PREVENTOR ESFERICO 2 PREVENTOR DOBLE TIPO U, CON SALIDAS LATERALES 2.1 SUPERIOR DE ARIETES PARA TP. 2 2 INFERIOR DE ARIETES CIEGOS O CORTE 2.3 DOS VALVULAS MECANICAS EN LA LINEA DE MATAR 2.4 UNA VALVULA MECANICA LINEA DE ESTRANGULAR 2.5 VALVULA HIDRÁULICA, LINEA ESTRANGULAR 3. CABEZAL DE PRODUCCION 4. CABEZAL DE T.R 4.1 MINIMO UNA VALVULA DE C/LADO
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Diseño 4a etapa preventores de 11” 10000 PSI
1 PREVENTOR DOBLE TIPO U, CON SALIDAS LATERALES 1.1 SUPERIOR DE ARIETES CIEGOS O CORTE 1.2 INFERIOR DE ARIETES PARA TP. 1.3 DOS VALVULAS MECANICAS EN LA LINEA DE MATAR 1.4 UNA VALVULA MECANICA LINEA DE ESTRANGULAR 1.5 VALVULA HIDRÁULICA, LINEA ESTRANGULAR 2. CABEZAL DE PRODUCCION 2.1 CUATRO VALVULAS MECANICAS 3. CABEZAL DE T.R 3.1 MINIMO UNA VALVULA DE C/LADO
Instalación del conjunto BOP.
Existen algunas reglas generales a considerar destinadas a mejorar la operación y verificación del conjunto.
Al instalar el sistema, se debe verificar cada preventor para asegurar que la inscripción que aparece en la pieza forjada se encuentre hacia arriba, las aberturas de circulación de las rams, si hubiera deben ubicarse en la parte inferior de la ram. 10
Se debe tener precaución en el modo de levantar la unidad. Una oscilación inadecuada del sistema podría lastimar a alguien, dañar el equipo y dificultar su correcto apoyo o alineación. Se deben limpiar las ranuras de alojamiento de los aros y o superficies de empalmes con trapos limpios, agua y jabón. Los cepillos y raspadores de alambre pueden dañar las superficies de empalme y alojamiento de aros, afectando la prueba de aros, afectando la prueba del conjunto. Deben identificare los orificios hidráulicos de abertura y cierre y mantenerse limpios, basura y suciedad en el sistema hidráulico pueden causar la falla del sistema.
Técnicas de instalación de preventores.
Para llevar a cabo una perforación marina desde una instalación flotante o fija en el fondo del mar, se tienen dos técnicas, las cuales son: Perforación con los preventores en la superficie.
Las operaciones de perforación con los preventores en la superficie se ven limitadas necesariamente para plataformas apoyadas en el fondo, como son las plataformas fijas, las de concreto, las autoelevables y las sumergibles. En un sistema de este tipo, se suspenden con colgadores submarinos y se prolongan hasta la superficie en donde se instalan los cabezales y preventores para utilizarlos durante las operaciones de perforación. Después que el pozo ha sido perforado y probado, se desmantela el equipo de perforación, los preventores y las extensiones de la tubería de revestimiento. Por norma, se coloca un tapón en el pozo a nivel de fondo. En fecha posterior, cuando se decide terminarlo, se quita el tapón y se termina el pozo instalando un árbol del tipo submarino o instalando una plataforma y extendiendo las tuberías de revestimiento hasta la plataforma para la instalación del árbol convencional. Perforación con los preventores en el fondo del mar.
En un sistema submarino, las operaciones de perforación se llevan a cabo con los preventores en el fondo del mar. Esto puede efectuarse con cualquier tipo de equipo marino pero es más aplicable en estructuras flotantes, ya sean barcos, barcazas o semisumergibles. El movimiento continuo de algunos de estos equipos requiere el empleo de cabezales en el fondo del mar, con la consecuente instalación de preventores, porque existen condiciones de emergencia como el mal tiempo, que pueden forzar al equipo a moverse fuera de su localización. Con los preventores y cabezales en el fondo del mar y el tubo conductor con junta esférica y junta telescópica, todos removibles, habrá poco peligro de dañar el pozo ya sea en condiciones de movimiento normal o de emergencia. Otra ventaja que se tiene instalando el cabezal y los preventores en el fondo del mar, es que en la distancia de la mesa rotatoria y hasta la parte superior de los preventores, se tiene una mayor
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tolerancia para posibles desalineamientos entre la mesa y los preventores sin crear cargas laterales excesivas y desgaste, ya que se cuenta con la junta esférica.
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