Tubería Flexible
Objetivos de Aprendizaje • Usted aprenderá acerca de los tipos de equipos de
tubería flexible. • Usted aprenderá mejores prácticas y técnicas para
conducir operaciones con tubería flexible. • Usted aprenderá sobre los tipos de componentes para
TF, el tubing, empaques selladores (strippers), rams, fuentes de alimentación, herramientas, controles, BOPs (conjuntos de control de pozo), y rams de corte y sello.
• Usted aprenderá a encargarse de problemas comunes a los que se enfrentan los operadores de tubería flexible.
Tubería Flexible
Esquema General • La habilidad para utilizar grandes tramos de tubería de
pequeño diámetro permite que los pozos sean reparados con menores costos.
• Estos tramos son enrollados dentro de grandes carreteles para su traslado, almacenamiento y utilización. Debe utilizarse el tramo completo*.
• Las unidades de TF pueden ser montadas / desmontadas en una fracción del tiempo que toma hacerlo en unidades de reparación (workover) convencionales o de capacidad similar.
• Las unidades TF pueden realizar la mayoría de las operaciones requeridas en de reparación y terminación de pozos.
• Las unidades TF pueden operar en pozos vivos.
*Punto de discusión
Montaje de la Tubería flexible
Aplicaciones De Tubería Flexible
Que Puede Hacer la
Tubería Flexible
Cabeza del Inyección
Cadenas del Inyector
Longitud de Columna
Si Soporte
Columna Soportada
Cuello de Ganso
Arco Guía
Carrete
Reel and Motor
Swivel y Conexiones de Alta Presión
Fallas de la Tubería Flexible
Stripper (empaquetador)
Convencional
Stripper En Tanden
Stripper de Puerta Lateral
Stripper Sobre-debajo
BOP de Corte y Sello
BOP elemento de Cierre
Actuator Booster
Nivelador Guía
Consola de Control
Controles Hidráulicos
Conector Dimple
Conector de Espiral
CARSAC
Herramientas de La Tubería Flexible
Registro Eléctrico con Tubería Flexible
Cable Installation
“T” de Flujo
Unidad de Potencia
Motores y Bits
Sub de circulación Dual
Herramientas de Pesca
Martillos
Completación
Manifols
Cañoneo
Perforación con Tubería Flexible
Motores de Fondo
Access Window
Tubería Flexible
Montaje Típico de Tubería Flexible
Rad. Del Cuello de Cisne 94”
Cabezal de
Inyector
Soporte de Inyector
Cabeza de pozo
Conexión del árbol 3-1/16” 10M WP psi
Ram ciego de corte 3-1/16” 15M WP psi
Tubo conductor 3-1/16” 15M WP (presión de trabajo) psi
Cabina del Operador
Fuente de Alimentación
Carretel con 4000 pies de TF 1.5”
Caja de Herra-
mientas
Canasto de
Hierro
Canasto de
Manguera
Bomba HT400
Línea de Succión
Tanque de Circulación
Manifold de Estrangulador
Doble 10M
Línea de Retorno
Línea de Descarga de 2”
Cortadores Ciegos
Cuñas de tuberia
Ram de Cañería 3-1/16 15M
Válvula de Ariete 3-1/16 15M
Línea T
Válvula Maestra Bidireccional de Diámetro Pleno
El nuevo desarrollo de terminaciones submarinas con válvulas maestras ha llevado a la construcción de una válvula maestra de sello bidireccional
Cómo son utilizadas las válvulas de sello bidireccionales de diámetro pleno en reparaciones, terminaciones, cable (wireline), tubería flexible y snubbing Qué ventajas le brindan al operador?
La presión de retención desde ambas direcciones. No es necesario instalar válvulas de contrapresión para probar el conjunto de BOP a presión en tubería flexible y en snubbing.
Conjunto del
empaque energizad
o
Descarga
Ram de Tuberia
Carretel de Caño
Conductor
Corte/Ciega
Válvula de Sello
Bidireccional de Diámetro
Pleno
Válvulas de
Cabeza de Pozo
BOP cuádruple
• La tubería flexible tenía pocas aplicaciones cuando fue introducida por primera vez debido a los límites de la tubería.
• Las mejoras e innovaciones de la tubería en las herramientas de interior de pozo han perfeccionado las aplicaciones y servicios de la tubería flexible. • Lavado de Arena y/o Rellenos • Remoción de Incrustaciones en el Tubing • Cementación de Reparación • Pesca a través del Tubing
Aplicaciones de Tubería Flexible
Lavado de Arena y/o Relleno
Revestidor
Empaquetador
Tubing
Tubería Flexible
Aplicaciones de Tubería Flexible
Remoción de Incrustaciones en el Tubing
Tubing
Empaquetador
Tubería Flexible Revestidor
Herramienta Para Remoción de Incrustaciones
Amarre de un punto
Aplicaciones de Tubería Flexible
Cementación de Reparación Tubing
Revestidor
Empaquetador
Tubería Flexible
Aplicaciones de Tubería Flexible
Pesca a Través del Tubing
Herramienta de Pesca
Tijera Golpeadora
Acelerador
Amortiguador de Vibración
Los servicios incluyen la iniciación del flujo del pozo, limpieza de conducto y línea de flujo, servicios de equipamiento de elevación por gas, cambio de uniones de circulación, inspecciones de Presión de Fondo de Pozo/Temperatura de Fondo de Pozo, y servicios realizados mediante cable. Otros servicios incluyen:
• Colocación de Inflables • Perforación de Tapones Compuestos • Colocación/Recuperación de Tapones Puente • Estimulación de Reservorio
Aplicaciones de Tubería Flexible
Aplicaciones de Tubería Flexible
Colocación de Inflables
• Empaquetador tipo tándem a través del tubing
Empaquetador
Revestidor
Tubing
Empaquetador tipo tándem inflable
Aplicaciones de Tubería Flexible
Perforación de Tapones Compuestos
Mecha Policristalina
Motor de Desplazamiento Positivo (PDM)
Lastra barrenas
Tapón Puente
Aplicaciones de Tubería Flexible Colocación/Recuperación de Tapones Puente
Tapón Puente
Mecanismo de Anclaje
Tubería Flexible
Cable Rígido (dentro de la tubería flexible)
Aplicaciones de Tubería Flexible
Estimulación de Reservorio
Revestidor
Empaquetador
Tubing
Tubería Flexible
Cabezal de Acidificación
Aplicaciones de Tubería Flexible
Otros servicios para tubería flexible: • Instalación de la Columna Sifón • Terminaciones con Tubería Flexible • Empaquetaduras de Fracturamiento • Formación Conducida por Tubería Flexible • Adquisición de Datos de Perforación • Perforación con Tubería Flexible
Aplicaciones de Tubería Flexible Instalación de Columna Sifón
Revestidor
Empaquetador
Tubing
Tubería Flexible
Aplicaciones de Tubería Flexible
Revestidor
Empaquetador
Tubing
Tubería Flexible
Terminaciones con Tubería Flexible • Terminaciones Bobinables
Aplicaciones de Tubería Flexible
Empaquetaduras de Fracturas
El diagrama muestra el reflujo para limpiar completamente luego de un trabajo de fractura.
Perforación con Tubería Flexible
Aplicaciones de Tubería Flexible
Empaquetador del Colector
Cañones de Perforación
Herramienta de fijación del árbol (TRT)
Válvula de Contrapresión de Cable Rígido
Cable Rígido dentro de la Tubería Flexible
Cadenas de Inyector de Tubería Flexible
Haces Lineales
Cilindros Hidráulicos
Cadena de Rodillos
Dobles Cadenas de Mordaza de
Freno
Arco Guía de Cuello de Cisne -Tubing
El radio del arco guía del tubing debe ser por lo menos treinta veces el DE (diámetro externo) especificado de la
tubería flexible.
Guía de Tubing
Rodillos
Grillete de Elevación
Retenedor de Tubing
Cabeza de Inyección
No a Escala
Carretel de Servicios de Tubería Flexible
• El radio del Centro debe ser por lo menos veinte (20) veces el diámetro de tubería flexible especificado.
• El carretel de servicio, foto izquierda, posee una de inyección hidráulica en el frente; en la parte posterior, algunos carreteles tienen una cabeza de inyección eléctrica usada con operaciones de cable rígido.
Carretel de Servicios de Tubería Flexible
Vista Frontal Vista Lateral
Conjunto de Nivel
de Enrollado
Sistema de Transmisión
Motor de Transmisión del Carretel
Freno del Carretel
Diámetro de Brida
Diámetro del Centro
Contador de Turbina
Carretel de Servicio y Motor Hidráulico de TF
Carretel de Servicio y Motor Hidráulico de Tubería Flexible
Carretel de Servicio y Nivel de Enrollado de Tubería Flexible. Algunas unidades instalan un monitor del ovalamiento aquí.
La degradación del Tubing se produce cuando: • Fluidos corrosivos, ácidos, son circulados a través del
tubing, o cuando la columna se encuentra en un ambiente corrosivo tal como H2S o CO2.
• Fluidos Abrasivos, lechada de cemento, o fluido cargado de arena erosionarán el tubing sobre la superficie de contacto ya sea en el interior o exterior, y acortará además su vida útil
• La Tensión es el mayor factor de esfuerzo una vez que la tubería flexible se encuentra en el pozo
• La Combadura de las columnas de TF se produce en diámetros de pozo altamente desviados u horizontales.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
La Tensión es el mayor factor de esfuerzo una vez que la tubería flexible se encuentra en el pozo.
• La Tensión, o peso colgante, se produce desde el punto de suspensión, las cadenas, hacia la parte inferior de la columna.
• La carga de tensión es afectada por: • el ángulo del pozo, • la flotabilidad del fluido dentro del cual se baja el tubing, • la presión externa versus la interna, • obstrucciones en el diámetro del pozo, sondeo aprisionado,
y arrastre. • Si la carga de tensión excede la resistencia a la tracción del
tubing, la tubería se partirá, usualmente justo bajo el inyector, donde se produce la mayor carga de tensión.
• La tensión excesiva contribuye ampliamente a una disminución en la resistencia al colapso.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
La degradación del tubing incluye la combadura El Pandeo de la columna de TF se producen en pozo
altamente desviados u horizontales. • La combadura de la columna comienza cuando el radio
natural de curvatura es excedido mientras se baja la columna al pozo.
• El radio de curvatura es la curva natural de la columna por haber estado almacenada sobre un carretel.
• En la mayor parte de los tamaños de tubería flexible el radio de curvatura es de alrededor de 24 pies.
• Con la columna en tensión el radio de curvatura desaparece al tiempo que la columna se endereza.
• Las cargas de tensión completamente distendidas permiten ver el radio de curvatura.
• Con la parte inferior de la columna en compresión, tal como en un pozo desviado u horizontal, el radio de curvatura puede ser excedido y la columna da lugar a la combadura.
Causas de Falla de Tubería Flexible
Gráfico de Causas de Fallas de Tubería Flexible
FALLAS DE TUBERÍA FLEXIBLE Mediados del 94 – al 97
Corrosión
Daño de Campo y por
el Equipo
Problemas de Fabricación
Desgaste Soldaduras
en el Campo
Temperatura
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Combadura Sinusoidal de Tubería Flexible
• La fuerza requerida para empujar la columna de tubing
• Dentro de un pozo desviado u horizontal aumenta con el tramo de tubing introducido dentro de la sección desviada.
• Cuando la fuerza alcanza un cierto nivel la columna de tubing “partirá” en una configuración sinusoidal.
• El período y amplitud de la onda es dependiente de las dimensiones de la tubería flexible y el tubing dentro del cual está siendo bajada.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Combadura Helicoidal de Tubería Flexible • Tramo de tubing aumentado en el pozo lleva a
combadura helicoidal. • Una vez que tiene lugar la combadura helicoidal la
“pega de la tubería” es una real posibilidad. • La pega por helicoide se encuentra donde las fuerzas
de fricción por contacto entre el DI del tubing y el DE de la tubería flexible exceden la fuerza de empuje.
• Ahora ya no es posible forzar más tubería flexible dentro de la sección desviada del pozo.
• Puede haber más tubing en la superficie resultando en una sección más combada que causa daño permanente, o falla de la tubería flexible.
Usando un calibre, medir el diámetro máximo y mínimo y reemplazar los valores de la fórmula con el diámetro del diseño. Los resultados brindan un porcentaje de ovalado. Cuanto menor el porcentaje mayor es el ovalado. Un pequeño grado de ovalado puede significar una gran disminución en el rendimiento del tubing y el colapso.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
= OvaladoPorcentaje (DE Max – DE Min)
DE de Diseño
El ovalado es el grado al cual el tubing se encuentra “fuera de círculo”. El porcentaje de ovalado puede ser determinado tomando medidas al azar del tubing y realizando la sencilla ecuación a continuación:
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Notas Sobre Ovalado • El lugar de fácil medición es al final del carretel del
tubing. • Esta sección se encuentra sujeta a abuso físico en carga
y manipulación. • Si el extremo del tubing se encuentra OK, no existen
garantías de que el carretel en su totalidad se encuentre OK.
• El ovalado no es una medición exacta o precisa. • Varias compañías de tubería flexible asumen un factor
de ovalado nominal del 5%.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
• Los fabricantes de tubería flexible jamás garantizan que el tubing sea redondo debido a: • El esfuerzo extremo al cual se encuentra sujeto el acero
durante la fabricación. • El acero se encuentra inicialmente en un estado plano, se
le ha dado forma de círculo y se lo ha soldado para formar el tubing y, finalmente, es enrollado en un carretel
• Tensar el acero en tres dimensiones resultará en un carretel de tubing que no es perfectamente redondo en diámetro.
• Muchos asumen que la tubería flexible tiene por lo menos un factor de ovalado del 5%.
Fuerzas de Agarre de Inyector • El inyector produce daños en la TF cuando ajusta y
manipula la TF. • Dos cadenas continuas opuestas con eslabones simples
poseen bloques de mordazas de freno. • Los diámetros de las mordazas de freno son del tamaño
de la tubería flexible usada. • La fuerza de agarre, o tensión de cadena, es ajustable.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Cadena de Inyector (marcas repetitivas)
Marcas de mordaza
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
• Las fuerzas excesivas en pozos profundos con cargas colgantes severas causarán marcado de la cañería y reducirán ampliamente la vida útil de la columna.
• El colgado de la tubería flexible se realiza por medio de rams tipo mordaza.
• Los rams tipo mordaza tienen dos piezas opuestas que hacen contacto con la cañería.
• El marcado de la tubería tiene lugar cuando se cuelga. Esto promueve la corrosión, y debilita además la tubería, acortando su vida útil.
Cadena de Inyector (marcas repetitivas)
Marcas de mordaza
Se producen tres tipos de Grietas en una columna de tubería flexible.
• Los mismos se observan primero como orificios pequeños en la columna de tubing.
• Sin atención inmediata pueden desarrollarse en grietas que conducirán a la falla de la columna.
• Los tres tipos de grietas son mostrados a continuación:
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Grieta Longitudinal
Grieta Transversal
Grieta en Ángulo
La picadura del tubing usualmente se encuentra asociada con corrosión localizada que puede producirse interna y externamente. • La picadura externa es causada por contacto directo
con fluidos del pozo o tratamiento corrosivos, corrosión atmosférica, o una combinación de ambos.
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Picadura Externa Picadura de Cordón de Soldadura
Picadura Interna
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
• La picadura interna está relacionada directamente con el contacto con fluidos de tratamiento inhibidos inadecuadamente, o por no lavar por inundación la tubería flexible luego del uso de un fluido corrosivo.
• El cordón de soldadura es una célula metálica electrolítica corrosiva.
Picadura Externa Picadura de Cordón de Soldadura
Picadura Interna
Picadura Externa Picadura de Cordón de Soldadura
Picadura Interna
Cadena de Inyector (marcas repetitivas)
Marcas de mordaza
Grieta Longitudinal
Grieta Transversal
Grieta en Ángulo
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
Inversiones del Esfuerzo Cíclico mientras se Baja/Saca Tubería Flexible
Daño debido al ciclo de flexión
Daño, Fatiga y Falla de Tubería Flexible
Eventos de flexión durante operaciones con tubería flexible
Def
orm
ació
n po
r Fle
xión
Car
rete
l
Arco
Guí
a
Arco
Guí
a
Car
rete
l Eventos de Flexión
1 a 6
Una Maniobra Tiempo
Eventos de Flexión 2 a 5
Eventos de Flexión
3 y 4
Daño, Fatiga y Falla de Tubería Flexible
La picadura y la sobrecarga de tracción producen LA MAYORIA de las fallas de la tubería flexible
Fatiga – 13% Picadura – 26% Corrosión – 8% H2S – 13% Tensión – 24% Comb. Hel. – 5% Daño Mec. – 3% Soldaduras – 8%
La abrasión disminuye el espesor de la pared y el rendimiento de la columna.
• Las melladuras redondas tienen poco efecto sobre la resistencia de la columna, pero las ralladuras aguzadas y muescas causan la corrosión de la columna.
• Las abrasiones localizadas se producen por contacto directo con los tubulares del pozo y están asociadas con la combadura sinusoidal o helicoidal.
Daño, Fatiga y Falla de Tubería Flexible
Melladuras Redondas Abrasiones Localizadas
Ralladura Longitudinal
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
• Las ralladuras longitudinales son el resultado del contacto con bordes aguzados en el pozo, BOPs, o el equipamiento de manipulación y enrollado de la tubería flexible. Melladuras
Redondas Abrasiones Localizadas
Ralladura Longitudinal
Daño, Falla y Fatiga de Tubería Flexible
Otras fuentes de daño: • Manipulación descuidada e inadecuado mantenimiento. • Operaciones que presentan riesgos para el tubing:
• Enrollado y desenrollado, • Carga y descarga. • Manipulación en locación,
• Una columna de tubería flexible a la que se permitió desarrollar incrustaciones con óxido seguramente fallará antes que una que se encuentra mantenida adecuadamente.
El ensanchamiento y el estrangulamiento causan problemas con el equipo de manipulación en el inyector y las cadena, y con el equipamiento de control de presión tales como el empaque energizado y BOPs.
Adicionalmente, el rendimiento del tubing (especialmente la tracción y el colapso) y la vida del tubing pueden ser afectados.
Daño, Fatiga y Falla de Tubería Flexible
Ensanchamiento
Estrangulamiento
Ovalado
Daño, Fatiga, Falla de Tubería Flexible
• El estrangulamiento se debe a someter una sección de la columna a esfuerzo excesivo mediante la carga de tensión.
• El ensanchamiento resulta de rotar el tubing bajo presión. Ensanchamiento
Estrangulamiento
Ovalado
Tubería Flexible – Empaque Energizado Convencional
Los empaques energizados son barreras primarias para la presión del pozo.
• En este modelo debe poder accederse al conjunto desde arriba.
• El empaque energizado aplica presión al buje inferior y comprime el empaquetador en una dirección ascendente.
• El empaque energizado es llamado “empaquetadura.”
• Cuando tiene empaquetadura, la presión del pozo ayuda al cierre.
• Disponibilidad: 5M y 10M psi. WP (Presión de Trabajo)
Disposición de Empaquetadura
Brida de Montaje
Conjunto Hidráulico y
Mecanismo de Retracción
Conexión de Empaque
Energizado a Empaque
Energizado en Tándem, BOP o
Lubricador Empaque Energizado Convencional
Tubería Flexible – Empaque Energizado en Tándem
El Empaque Energizado en Tándem es usado en conjunto con un empaque energizado como respaldo en caso de desgaste o falla.
Empaque Energizado en Tándem
Los insertos pueden ser de uretano, nitrilo o elastómero de vitón, dependiendo de los requisitos del servicio.
Los insertos partidos son reemplazables con la tubería flexible en su sitio.
Dos diseños tienen tres componentes: • energizador, • inserto del
empaquetador • aro sin extrusión.
Disposición Convencional de Empaquetadura
Buje Superiores y Pasadores de
Soporte Aro sin Extrusión
Inserto de Empaquetadura
Buje Superior
Energizador de Empaque
Elemento Empaquetad
or
Empaque Energizante de Cierre Lateral con Hidráulica
de Efecto Descendente
Empaque Energizante de Cierre Lateral con Hidráulica
de Efecto Ascendente
Conjunto Hidráulico y Mecanismo de
Retracción
Brida de Montaje
Disposición de Empaquetadura
de Cierre Lateral
Conector Inferior
El Empaque Energizado de Cierre Lateral brinda un acceso mas fácil al elemento empaquetador a través del cierre lateral. Elimina el acceso
al empaque energizado desde la parte superior. El empaque
energizado de cierre lateral se encuentra disponible en dos modelos
Tubería Flexible – Empaques Energizados de Cierre Lateral
Empaques Energizados de Cierre Lateral de Tubería Flexible
Cilindro Hidráulico Brida de Seguridad para Cabezal de Inyector
Cierre Lateral del Cuerpo Perno de Fijación
Puertas de Fijación
Puertos de Anular
Unión Rápida del Cierre Lateral del Cuerpo
Unidad c/ Puertas Cerradas Unidad c/ Una Puerta Abierta
Unidad c/ Ambas Puertas Abiertas Camisa de Cilindro
Expuesta
Unidad c/ Pistón en la Parte Superior de la Carrera – Un
Empaque en su Sitio y Tubería Flexible
Camisa de Buje Hidráulica para Energizar
Hidráulica para Bombear al Cilindro
Camisa del Cilindro del Empaquetador
Empaque
Sellos Mecánicos
Tubería Flexible
Buje Inferior
• Cuerpo de pieza única con pocos trayectos de fuga. • Empaquetador accesible desde la parte lateral. • Elementos de empaque completamente retraído para dejar
espacio para herramientas demasiado grandes o con recalcado
• Actua Radialmente. • Altura de Empaque Energizado Reducida.
Tubería Flexible – Empaque Energizante Radial
Tubería Flexible Sobre-Debajo de Empaque Energizado en Tándem
La industria recomienda el uso de un empaque energizado en tándem dado a que posee dos elementos de empaque que pueden ser activados individualmente. Se extiende la vida útil de los elementos de sello.
Las BOP son barreras “secundarias” en las operaciones con tubería flexible. Las BOP cuádruples se encuentran dispuestas en este orden (API PR 5C7): ram ciego, ram de corte, ram tipo cuña, luego ram de tubería – comenzando desde la parte superior.
Tubería Flexible – BOP Cuádruple
Rams Ciegos
Rams de Corte
Rams de Mordaza
Rams de Cañería
Puerto de Control
• Los puertos ecualizadores son usados para evitar la apertura de los rams ciegos o rams de tubería bajo presión diferencial.
• Los rams no están diseñados para cerrarse cuando el tubing se encuentra en movimiento. El puerto de control permite bombear hacia abajo por el anular o el tubing luego del corte.
Rams Ciegos
Rams de Corte
Rams de Mordaza
Rams de Cañería
Puerto de Control
Tubería Flexible – BOP Cuádruple
Las BOP “Combi” poseen dos ventajas principales sobre las de función única: menor altura y menos pasos a seguir en procedimientos de cierre de emergencia. La mayoría de las rams combinadas están diseñadas para tener asistencia de presión de pozo. No deben ser abiertas hasta que la presión diferencial se encuentre ecualizada.
Tubería Flexible – BOP Combinadas
Rams Ciegas/de Corte
Rams de Cañería/de Mordaza
Puerto de Control
BOP “Combi”
• Las BOP poseen un niple de control de 2” DE entre los rams de cuña y los rams de corte.
• Esto permite que el fluido de control sea bombeado en forma descendente a través del tubo cortado durante operaciones de emergencia (y cuando se ensaya a presión).
• Nunca utilizar un puerto de control como una línea de circulación.
Rams Ciegas/de Corte
Rams de Cañería/de Mordaza
Puerto de Control
BOP “Combi”
Puerto de Control
Tubería Flexible – BOP con“Sello y Corte”
Los rams de corte/sello son barreras terciarias que suministran capacidad de corte de emergencia.
Las cuchillas de corte se encuentran diseñadas para deformación mínima al tubing de manera que pueda bombearse fluido a través de la tubería flexible suspendida luego del corte.
BOP “De Corte/Sello”
El actuador hidráulico es usado para abrir y cerrar rams. El volante puede ser usado para cerrar solamente y sirve además como ram de fijación. El orificio de drenaje y el de ventilación son usados para la detección y prevención de la comunicación entre el pozo y el sistema hidráulico.
Componentes de Cierre y Ecualizadores de BOP
Actuador Hidráulico de BOP
Conjunto de Válvula Ecualizadora
• El indicador de posición del ram brinda una indicación visual de la trayectoria y posición del ram.
• Una válvula ecualizadora, izquierda, es usada para balancear la presión a través de la tubería cerrada, rams ciega o combinada antes de la apertura. La válvula ecualizadora debe dejarse en posición cerrada durante las operaciones normales.
Actuador Hidráulico de BOP Conjunto de Válvula
Ecualizadora
Componentes de Cierre y Ecualizadores de BOP
Componentes de Cierre de BOP
VASTAGO DEL
ACTUADOR
BONETE
SELLO
SELLO GUÍA DEL PISTÓN
RETENEDOR DEL PISTÓN
PASAJES HIDRÁULICOS
PERFORADOS A TRAVÉS DEL
BONETE
ADAPTADOR
RETENEDOR
TORNILLO DE AJUSTE Y CHAVETA
SEMICIRCULAR
TUBO DE CIERRE CODO
RETENEDOR HEXAGONAL
INDICADOR
PISTÓN TUERCA
DE VARILLA
CILINDRO LLAVE
TUERCA DE
CAMISA
TAPA HIDRÁULICA
STEM RETENEDOR
CONJUNTO DE COJINETES
• Las rams de corte son usadas para cortar la tubería flexible en situaciones de emergencia, y sirven como barreras “terciarias”.
• Las cuchillas del ram de corte minimizan la deformación del tubing – esto permite una apertura para bombear fluidos de control.
Conjuntos de Ram de BOP Cuádruples
Conjunto de Ram de Corte
Cuerpo de ram
Cuchilla de Corte
Tornillo de Retenedor
Cuchilla de corte (invertida)
• Las cuchillas son de “cubierta endurecida” con núcleos interiores más blandos para resistir el agrietamiento por corrosión ácida.
• Los rams ciegos sellan el diámetro del pozo cuando el tubing no los atraviesan.
• Los ram ciegos deben encontrarse ecualizados antes de su apertura.
Conjunto de Ram Ciego
Sello de Cuerpo de Ram
Barra de Retenedor
Cuerpo de Ram
Sello de Ram
Conjuntos de Ram de BOP Cuádruples
• Los ram de mordaza usados para cerrar y mantener el tubing en su posición son “bidireccionales.”
• Las cuñas sostienen la tubería flexible en su sitio contra las fuerzas ascendentes y descendentes.
• Los insertos de cuña reemplazables son fresados para ajustarse solo a una medida de tubing. Los rams de tuberia sellan alrededor del tubing.
• Los rams de tuberia son asistidos por la presión del pozo.
• La presión a través de ellos debe encontrarse ecualizada antes de la apertura.
Conjuntos de Ram de BOP Cuádruple
Conjunto de Ram Cuña
Cuerpo de Ram
Espiga de Retenedor
Inserto de
Cuña
Conjunto de Ram de Tubería
Sello de Ram
Cuerpo de Ram
Barra de Retenedor
Sello de Cuerpo de Ram
• Los rams de corte/sello están diseñados para cortar el tubing y sellar el pozo siguiendo al corte,
• Los rams solo deben usarse cuando no es necesario para el tubing caiga luego del corte.
• Deben ser ecualizados antes de la apertura.
Conjuntos de Ram de BOP Combinados
Conjunto de Ram de Corte/Sello
Cuchilla de Corte/Cierre (invertida)
Cuerpo del Ram
Sello del Cuerpo del
Ram
Cuchilla de Corte/Sello
Barra de Retenedor
• Los ram de tubería/cuña son usados para sellar el pozo y para asegurar el tubing en su posición.
• Los rams son asistidos por la presión del pozo. La presión a través de ellos debe ser ecualizada antes de la apertura.
Conjunto de Ram de Cañería/Cuña
Sello de Ram Varilla de Empuje
Cuerpo de Ram
Inserto de Cuña
Ram de Cañería
Varilla de Empuje
Conjuntos de Ram de BOP Combinados
Fuente de Alimentación
La fuente de alimentación suministra el fluido hidráulico para operar la unidad de tubería flexible incluyendo el inyector, las BOP, y la grúa. Las fuentes de alimentación incluyen un motor diesel para
impulsar las bombas hidráulicas. El sistema está regulado a una presión máxima basada en el
trabajo y la presión de cabeza de pozo.
• Los acumuladores para impulsar las BOP instaladas sobre el patín de la cabina de control, son usados si se produce una falla en la potencia hidráulica o si el fluido hidráulico no es suficiente para poner las BOP en funcionamiento
• El acumulador contiene un volumen utilizable mayor al requerido para operar completamente las BOP y todas las válvulas asociadas
Fuente de Alimentación
Consola de Control de Tubería Flexible
La cabina de control contiene la consola de control que regula cada función de la unidad de tubería flexible
• La cabina se encuentra alineada detrás del carretel, en línea con la cabeza de pozo. Algunas cabinas de control montadas sobre una tijera hidráulica se elevan, de manera que el operador tenga una vista clara de la cabeza de pozo.
• Es aconsejable/obligatorio que se instale una válvula ESD (de cierre de emergencia) en la cabina de control en caso de contratiempos.
Consola de Control de Tubería Flexible
Consola de Control de Tubería Flexible
Control de Presión de Empaque
Energizante Presión
Hidráulica de Inyector
Presión Hidráulic
a de Carretel
Presión de Tracción de Cadena de
Inyector
Presión del Equipamiento de Control de
Pozo
Control de Presión del
Equipamiento de Control de
Pozo
Indicador de Presión del Empaque
Energizante
Control de
Presión de
Inyector
Control de
Presión de
Carretel
Velocidad de Inyector (Alta-Baja)
Presión de Circulación de Fluido
Bombeado
Válvulas Preventoras
de Control de Pozo
Freno de Inyector
Control de Inyector
Indicador de Carga
Interruptores para Ahogo de
Emergencia
Controles de Carretel
Acelerador de Motor
Presión de Cabeza de
Pozo
Todos los ítems deben ser sometidos a ensayo de función luego de la instalación inicial para asegurarse que se han realizado las conexiones correctas.
Controles Hidráulicos de Tubería Flexible
Los sistemas del empaque energizado son usualmente de acción doble. Capaces de “empaquetar” y “retraer” hidráulicamente. La presión del sistema hidráulico del empaque energizado debe ser compatible con el rango del empaque energizado. La mayoría tienen una capacidad de 5000 psi.
Controles e Instrumental de
Empaque Energizado
RETRAER NEUTRAL EMPAQUETAR RETRAER NEUTRAL EMPAQUETAR
EMPAQUE ENERGIZADO
#1
EMPA
EMPAQUE ENERGIZADO
#2 ENERGIZADO
#1
EMPAQUE
PRESION DE SISTEMA DE EMPAQUE ENERGIZADO – 9000 PSI MAX.
CONTROL DE REG. DE AIRE DE AJUSTE DE PRESION
DE EMPAQUE ENERGIZADO
Controles Hidráulicos de Tubería Flexible
Los sistemas de BOP requieren usualmente que por lo menos se alternen 2 controles para accionar un ram a fin de evitar operaciones accidentales.
Los sistemas hidráulicos se encuentran equipados con un acumulador para permitir varias operaciones con BOP sin utilización de la fuente de alimentación de la Unidad de Potencia de la Unidad de Tubería Flexible. Controles e Instrumental de BOP
RAM DE CORTE
ABIERTO CERRADO CERRADO ABIERTO
RAM DE CUÑA
ABIERTO CERRADO
RAM CIEGO
RAM DE CAÑERÍA
ABIERTO CERRADO
ENCENDIDO
APAGADO
ALIMENTACION DE BOP PRESION DE ALIMENTACION DE BOP PRESION DE BOP
Conector Dimple de Tubería Flexible
Tornillo de Ajuste
O-Ring
Tubería Flexible
Consola de Control de Tubería Flexible
Conector Espiral de Tubería Flexible
Tornillo de
Ajuste
Espiral
O-Ring
Tubería Flexible
Consola de Control de Tubería Flexible
C.A.R.S.A.C. de Tubería Flexible
El conector de alineación automática combinado (C.A.R.S.A.C.) está diseñado para asistir en la “conexión” del tubing donde es difícil rotar las herramientas para acoplar las roscas. Estas herramientas permiten que se transmita un mayor grado de torque a través de ellas. Esto se logra mediante la combinación de un ahusamiento de fijación (que permite la fácil conexión de tubos roscados) y un conector anti-rotación de alineación automática.
El conector estrujado se encuentra fijado al diámetro interior de la tubería flexible siendo mantenido en su posición mediante el estrujado de la tubería flexible alrededor del perfil del conector mediante una herramienta especial de estrujado.
El sellado a presión se realiza mediante el o-ring. Este conector contribuye a obtener presiones de circulación mayores debido a la restricción interna.
Herramientas Estándar de Tubería Flexible
Conector Estrujado
Tubería Flexible Plegada
O-Ring
La válvula de contra-presión de bola y asiento está diseñada para permitir que el bombeo pase sobre la bolilla pero evite el flujo hacia arriba de la tubería flexible.
Herramientas Estándar de Tubería Flexible
Válvula de Retención de Bola y Asiento
Conexión Superior
Bola y Asiento
Conexión Inferior
La válvula de contra presión tipo charnela permite bombear a través de la columna de tubería flexible pero imposibilita el contraflujo a través del tubing. Resulta en presiones de bombeo menores debido al mayor diámetro utilizable de la válvula de retención a charnela. La válvula a charnela es el tipo de Válvula Contra Presión para operadores de TF.
Herramientas Estándar de Tubería Flexible
Conexión
Superior
Charnela
y Asiento
Conexión
Inferior
Charnela Simple
Charnela Doble
Los niple y boquillas de chorro vienen en varios diseños y medidas basadas en el trabajo en cuestión.
Cuando el volumen de retorno es la preocupación principal, utilizar un puerto niple grande tal como se muestra en los diagramas superior y medio.
De necesitarse turbulencia en el niple, debería utilizarse el niple inferior.
Niple de Chorro y Circulación
Herramientas de Tubería Flexible
Niple de Chorro Simple
Niple de Chorro de Ángulo Múltiple
Niple de Chorro Pata de Mula
La junta de liberación permite que la tubería flexible sea desconectada del conjunto de fondo de pozo. Los tipos de niples de desconexión son:
• Activados a presión • Activados a tensión • Combinación
presión/tensión
El niple activado a presión utiliza una bola bombeada a través de la columna y se asienta en el niple para sellar.
Herramientas Estándar de Tubería Flexible Substituto Superior
Anillo Guía
Bola y Asiento
Resorte
Junta de Liberación
• La presión de bomba supera entonces la mordida por fricción de un anillo guía y libera la columna.
• La junta de liberación activada a tensión depende de pernos de corte que deben fallar para que la columna se libere del conjunto de fondo de pozo.
• Una “búsqueda” del cuello de pesca permite que la columna sea conectada nuevamente con la herramienta de pesca adecuada.
Substituto Superior
Anillo Guía
Bola y Asiento
Resorte
Herramientas Estándar de Tubería Flexible
Perfilaje con Tubería Flexible
Cable Rígido Colect
or CTHA
Herramientas de
Perfilaje
Convertidor de Señal de
Profundidad
Señal de Profundidad
Colector Wireline Tubing Service
Tabique de Presión
Profun-didad
Desplie-gue
Herramientas Estándar de Tubería Flexible
Instalación del Cable Horizontal
Requisitos • Locación Extensa Recta
• Unidad de Cable
• Unidad de Tubería Flexible
• Equipamiento de Bombeo
Conector de TF
Raspatubos
Cruce Cable Lubricador
Flujo de Alta Presión
Lateral
Cable Metálico Rígido para Tubería Flexible
Eje del Carretel
Cabeza de Rotación
Hidráulica del
Carretel de TF
Válvula de Aislamiento del Carretel
de TF
TF para Enrollado
Interior sobre
Carretel
Cable
Tabique de Presión
Línea Eléctrica al Colector
sobre otro eje de TF
Colector de Cable Metálico
TF – Instalación de Cable Vertical
Requisitos
• Pozo Frío
• Unidad de Cable
• Unidad de TF
Tubería Flexible
Cable
Cepillo
Diámetro del Pozo
Cabezal PEH-E PEH-A PEH-AB
Tabique Eléctrico y de Presión
Abrazadera de Cable
Cabeza de Rotación
Conector de TF
Tubería Flexible
Flujo
Válvula de Retención
Configuración Estándar de Portacable
Tubería Flexible – Conector de Fondo de Pozo
Punzamiento con Cable Rígido
El diámetro del pozo es cargado
desde las perforaciones
mediante presión de formación de
5000 psi.
Punzamiento con Cable Rígido
Las fuerzas entonces rebotan.
¿Calcular ahora la fuerza por debajo
del empaquetador?
Punzamiento con Cable Rígido
Fuerza = (DI, pulg)2 x 0,7854 x Presión, psi
= (6,25)2 x 0,7854 x 5.000
= 153.398 libras fuerza
Más 50,000 libras de fuerza de choque
(del disparo de la herramienta de cañoneo)
Fuerza Total = 153.398 + 50.000 (fuerza de asentamiento del packet)
= 203.398 lbs
Punzamiento con Cable Rígido
La fuerza viaja hacia arriba:
• hace girar en espiral la tubería de salida,
• hace estallar el revestidor en el sello del packet
Punzamiento con Cable Rígido
El tubing es • Girado en espiral,
El packet es • despegado, y • lanzado hacia la
parte superior del pozo.
Tubería Flexible
Conjunto de Fondo de Pozo para Fresado
Tubería Flexible
Conector de TF
Válvula de Contra Presión (CP) Dual
Desconexión Hidráulica
Niple de Circulación Dual
Motor Titán
Fresa de Carburo
Conjunto de Fondo de Pozo de Tubería Flexible
Fresado sobre Tapón Puente
Niple de Circulación Dual
Tubería Flexible
Conector de TF
Válvula Dual de Contrapresión Desconexión Hidráulica
Motor Titán
Fresa de Carburo Tapón Puente
Motor de Fondo de Pozo de Tubería Flexible
El Motor de Fondo de Pozo de TF: • Motor diseñado en respuesta a limitaciones
encontradas en motores de TF.
• Motor compacto con muy alto rendimiento.
• El motor tiene un empaquetado lubricado de cojinete sin rodillo/sin bolilla.
• El motor Titán permite muy altas cargas de tijera.
• No posee cojinetes tradicionales que sufran daño por impacto.
• Mejoras en la resistencia del eje de transmisión. Permite una mayor carga lateral en la caja de la barrena/mecha.
Motor Titán
Niple de Circulación Dual para Tubería Flexible
El niple de circulación dual para TF proporciona una forma de circular el anular cuando es activado. El niple posee también un disco de ruptura incluido. Este niple puede ser útil si no se encuentra otra manera de circular.
Herramientas de Pesca
HERRAMIENTA DE FIJACIÓN/TRACCIÓN DE ALTA RESISTENCIA ACTIVADA POR FLUJO
HERRAMIENTA DE TRACCIÓN/RECUPERACIÓN TIPO GS CON MECANISMO-J
Guía de Cable para Tubería Flexible Guía de Cable
para TF de 1.25”
Conjunto de Sello de Interferencia Superior Conjunto de Cuña y Niple Embudo Conjunto de Sello de Interferencia Inferior Preparación de Tapón para Extracción de Válvula
Pasador de Accionamiento de Cuña
Orificio de Inyección de Grasa NPT de ½”
Orificio de Inyección Hid. ½”
Monitor NPT de ½” o
Orificio de Inyección Química
Terminación Bobinable
Instalación de bombeo neumático
de TF
Revestidor de 7-5/8”
Tubing de 2-7/8”
Válvulas de Bombeo Neumático de 1” DE
Tubería Flexible
Niple de Alojamiento
Extensión de Terminación Bobinable
Arena Superior
Arena Intermedia
Arena Inferior
Válvula de Seguridad
Empaquetador del Colgador
Revestidor de 7-5/8”
Tubing de 2-7/8”
Válvulas de Bombeo Neumático de 1” DE
Tubería Flexible
Niple de Alojamiento
Tubería Flexible
Usted ha aprendido: • Acerca de los tipos de equipos de tubería flexible. • Las mejores prácticas y técnicas para conducir
operaciones con tubería flexible. • Los tipos de componentes para equipos de TF, tubing,
empaques energizados, rams, fuentes de alimentación, herramientas, controles, BOPs, y rams de corte y sello.
• Y cómo manejar problemas comunes a los que se enfrentan los operadores de tubería flexible.