UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN II Ing. Diego Cepeda
Cabezal de pozo y Árbol de Navidad Utilidad, componentes, clasificación y accesorios
Elaborado por: Mauricio Fiallos Liseth Rosero Andrés Vaca
8vo Semestre
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Octubre 2013 1. TEMA:
2. OBJETIVOS: 2.1.Objetivo General: Realizar una presentación sobre los Cabezales de Pozo y árboles de navidad, detallando utilidades, componentes, clasificación y accesorios; para profundizar los conocimientos sobre los elementos del sistema de producción de un pozo.
2.2.Objetivos Específicos:
Definir al cabezal de pozo y los árboles de navidad, así como sus principales aplicaciones. Conocer los componentes componentes de los cabezales cabezales de pozo y los árboles de navidad Presentar una clasificación de los cabezales de pozos, así como de los árboles de navidad. Presentar ejemplos de cabezales de pozo y árboles de navidad en Off-shore y subsea. Enumerar principales herramientas y accesorios de los cabezales de pozo.
3. MARCO TEÓRICO GENERALIDADES El cabezal de producción es un dispositivo mecanizado del acero. Por medio de este equipo se produce el petróleo. petróleo.
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El casing y la tubería de producción son soportadas por el cabezal de pozo y permite instalar un dispositivo de cierre; generalmente, es la parte que sobresale a la superficie y permite visualizar la existencia de un pozo de petróleo o gas.
La especificación del cabezal depende fundamentalmente de las siguientes características del pozo:
Tipo de pozo inyector, productor, exploratorio, etc.
Diseño y geometría del pozo.
Tipo de producción: petróleo o gas.
Composición química del crudo, del gas o del agua a inyectar; puesto que pueden ser corrosivas.
Presiones de trabajo.
Ahorro en tiempos de perforación y tipo de perforación.
Norma API 6A y 6D
Regula cada una de las dimensiones de los equipos de acuerdo con las presiones de trabajo y los diámetros de la tubería del pozo.
La norma API 6A regulas roscas, conexiones bridadas en cuanto a tamaño y número de espárragos y tuercas.
El diseño interno depende del fabricante, sin embargo, las empresas están intentando estandarizar los diseños internos por un tema de intercambiabilidad de los componentes
PROPÓSITOS DEL CABEZAL DE PRODUCCIÓN
Suspender la tubería de revestimiento (casing) y la sarta de tubería de producción (tubing).
Aislar anulares entre el casing y el tubing.
Proveer un medio de conducción entre el pozo y las conexiones de superficie.
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FUNCIONES DEL CABEZAL
Controlar y dirigir la entrada y salida de los fluidos (gases y líquidos) bajo las condiciones de presión de las varias sartas de tubería principalmente con el uso de válvulas.
Suspender la tubería de producción (tubing) y la parte libre de la tubería de revestimiento (casing) mediante colgadores en las secciones apropiadas del cabezal.
Sellar un espacio anular (entre tuberías) de otro.
Servir como base para la instalación de las válvulas de seguridad o válvulas con fines especiales usadas para permitir el cierre de cualquier presión mientras se está trabajando en el pozo.
ELEMENTOS El equipo de producción de superficie para un pozo está compuesto, desde su parte inferior hasta la superior, por los siguientes elementos:
Cabezal de Producción
Árbol de Navidad
Sección A Sección B Sección C
Sección D
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SECCIÓN A
La sección A es las más inferior y a ella pertenece parte del casing superficial y es donde va sujeta la tubería de revestimiento del hueco. Sirve como una conexión entre el revestidor de superficie, o tubería conductora, y el equipo de control del pozo (preventora o BOP) y a su vez de los siguientes cabezales del pozo.
SECCIÓN B Permite instalar otra sarta de casing. Esta conexión inferior es bridada y depende de la conexión superior del cabezal inferior (SECCION A).
SECCIÓN C
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La sección C es la parte intermedia y es donde va sujeta la tubería de producción al dejar finalizada la completación del pozo, y es también donde están ubicadas las válvulas del espacio anular.
SECCIÓN D O ÁRBOL DE NAVIDAD
La sección D es la más superior, en esta parte se encuentra la válvula maestra del pozo con la que se puede abrir o cerrar el pozo, y las válvulas laterales de producción. El árbol de navidad es usado para producción e inyección; permite el acceso hidráulico al espacio anular. El árbol de navidad, junto con el BOP constituyen las herramientas de mayor seguridad colocadas en el pozo. Mientras las seguridades del BOP son temporales durante los trabajos que se ejecutan en el pozo; las del árbol de navidad son permanentes durante la vida productiva del mismo. Es un sistema de control de presión.
Propósitos
Proveer una barrera apretada de presión entre el yacimiento y la superficie. Permite controlar la producción o inyección Mata el pozo antes de las operaciones de workover o mantenimiento. Permite el despliegue de las cuerdas de trabajo. Monitorear el pozo. Inyectar químicos. 6
Consideraciones de Diseño Los árboles de navidad son usados en pozos de superficie y submarinos, sin embargo, deben tolerar presiones altas bajo severas condiciones ambientales.
Temperatura de trabajo: 50 °F a 350 °F. Presión hasta 15000 PSI. Profundidad hasta 9000 pies.
Sección A
CASING HEAD (CUBIERTA DEL CABEZAL DEL REVESTIMIENTO)
Funciones
Normalmente está conectado al revestidor de superficie.
Soporta la siguiente sarta de revestimiento.
Conectada o adaptada al equipo de control de pozo.
Sella el agujero.
Controla acceso al agujero:
Para control de presión. O retornos de fluido durante operaciones de perforación. 7
Descripción
Tipos de Salidas
CASING HEAD SPOOLS (CABEZAL DEL REVESTIDOR TIPO CARRETE)
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Funciones
Sella (empaca) sarta del revestidor superficial.
Ofrece soporte para la siguiente sarta de revestimiento.
Ofrece soporte para el montaje del equipo de control de pozo (arreglo de preventoras).
Sella el agujero (de la atmosfera).
Controla el acceso al agujero. Para control de presión O retornos de fluido durante operaciones de perforación.
Descripción
Sección A y B
CASING HANGER (COLGADOR DEL REVESTIDOR)
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Funciones
Suspende las sartas de revestimiento intermedio o de producción.
Centra la sarta de revestidor en la Cubierta del Cabezal o en el Carretel.
Sella el espacio anular del revestidor
Tipos Mandrel Hangers (Colgador tipo Mandril)
Puede usarse si no se anticipan problemas de pegamiento mientras baja el revestidor.
Si se pega el tubo, es necesario instalar un colgador de revestidor tipo cuña y cortar el tubo por encima del colgador
Colgador tipo Cuña
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Utilizado cuando se requiere que el sello del espacio anular sea independiente de la carga del revestidor.
Generalmente instalado en el cabezal de revestidor tipo carrete.
Sello de elastómero activado mecánicamente por tornillos.
Capaz de soportar cargas pesadas en el revestidor.
Sellos de Aislamiento
Evitan la comunicación entre las sartas del revestidor.
Impiden la exposición del sello de la brida a la presión del espacio anular.
Sección C TUBING HEAD SPOOL (CABEZAL DE TUBERÍA TIPO CARRETE)
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