Clases Hugo - Equipamiento de superficie de control de pozos

Clases Hugo

IADC: International Association of Drilling Contractors

Equipo de superficie

Acumulador de presión: es un sistema hidroneumático de diafragma que tiene como función almacenar un cierto volumen de fluido hidráulico a presión para operar la BOP, abrir y cerrar las válvulas y HCR de una forma rápida, segura y confiable.

Tiene que cerrar con la fuerza necesaria para vencer la presión del pozo.

HCR: válvula que está en el choke line. Hydraulic Control Remote.

High closing ratio: relación entre área del cilindro del piston y área del eje.

[pic 1]

• Este es el arreglo que esta en los equipos PAE.
• Diametro de Kill Line: 2 1/16”
• Diametro de Choke line: 3 1/8”
• La kill line en los PAE tiene para poner una HCR pero se la robo DLS. Existe una valvula manual maestra antes de la hidráulica para arreglar para atrás.
• Valvula maestra (siempre esta inferior a las otras para arreglar) – valvula de trabajo.
• Botellones de acumuladores en bancos, según la norma nueva tiene que haber cuatro bancos y no dos como hay ahora. (Según la norma API 16E la explicación de esto es que la perdida de un banco no puede ser más que el 25% total acumulado).
• La conexión entre bancos no tiene que tener válvulas, se puede perder N2 por ahí. Ni el manómetro ni la válvula es para tener más confiabilidad. La confiabilidad se consigue con la simpleza y la menor cantidad de componentes.
• Valvula reguladora de Anular para modificar la presión de cierre. A resorte (antes era a diafragma). La BOP anular tiene su propio manometro, transductor (de presión hidráulica a presión de aire para el manometro), su valvula reguladora. Porque a veces la BOP anular tiene que modificar la presión de cierre (entubando o cwd), encambio las RAM no, siempre trabajan con la misma presión.
• El manifold de 1500 PSI abastece a las valvulas de cuatro vías. Las valvulas de cuatro vías, hacen accionar las BOP esclusas y las HCR.
• La presión de los botellones requiere que se tenga una valvula de alivio (seteada normalmente en 3300 PSI). Si el presostato no para cuando llega a 3000 PSI, cuando llega a 3300 PSI se abre esa valvula de alivio y el aciete descarga en el tanque de aceite y mantiene la presión en 3300 PSI. Los botellones son para 3000 pero estan diseñados para 6000 PSI.
• La presión de los botellones esta provisto por las bombas y protegidos con valvulas de alivio que descargan a PRESIÓN ATMOSFERICA en el tanque de aceite.
• Del deposito de aceite las bombas toman el fluido a presión atmosferica, antes de tomar el fluido cada bomba tiene un filtro (telita de bronce muy finita), lo comprimen las bombas y aumentan su presión, lo meten en la línea y alimentan por los bancos los botellones.
• Las bombas tienen “presostatos” que ponen en marcha la bomba cuando la presión de los botellones cae. (a 85% de la PT para las neumáticas – 2550 PSI y a 90 de la PT para las eléctricas -2700 PSI) y para cuando la presión llega a 2900 para las neumáticas y 3000 para las eléctricas.
• El caudal de la bomba principal (eléctrica) tiene que ser igual al caudal de la bomba secundaria (neumáticas) y por supuesto deben poder llegar a la misma presión. Pero el presostato de la bomba secundaria se pone en marcha cuando la presión de los botellones ha llegado a 2550 psi (PPAL DIFERENCIA), de manera que una (la principal) siempre trabaja y la otra a veces (cuando no le alcanza a la ppal), esto se usa para lograr siempre mantener dos bombas por backup, lo único es que ambas deben tener fuentes de energía diferentes (motores independientes).
• Válvula reguladora: vienen 3000 PSI y la baja a 1500 PSI presión de operación de las valvulas de la BOP y se dirige la presión hacia el manifold a 1500 PSI. La valvula de bypass sirve para aumentar la presón esa de 1500 a 3000 PSI, normalmente esta cerrada pero si se gira la misma para la derecha se dejan pasar la presión de acumulación al manifold para las RAM. ¿Cuándo se necesitan 3000? Cuando hay una shear ram y tengo que cortar sondeo se usa la presión de acumulación, también cuando hay una emergencia si pierde la BOP y cuando se usan las esclusas variables (poco confiables), en todas las esclusas la ram cuelga de la herramienta en las variables cuelga de la goma entonces hay que mandarle 3000 para que la herramienta no se caiga en el pozo.
• La norma dice que las líneas hidraulicas y las camaras hidraulicas de la BOP se prueban a la máxima presión recomendada por el fabricante.
• Camaras  hidraulicas: cámara de cierre – pistón – cámara hidráulica de apertura. Cuando la manija se gira hacia la derecha en posición abierta en una valvula de cuatro vías, el fluido hidraulico a presión va hacia la cámara de cierre, cuando se gira la manija hacia la izquierda el fluido va hacia la cámara de apertura.

[pic 2]

• Botellones: son tanques de alta presión. Se prueban al doble de la presión de trabajo. Si el botellón es para 3000 PSI, se prueba a 6000 PSI.

En la parte de abajo tienen una válvula como una check valve, y en la parte de arriba tiene una apertura por donde pasa una conexión de la vejiga de goma donde va el nitrógeno. Tiene un orificio donde se conecta el manómetro, una válvula de purga y se conecta el orificio de la vejiga con el sistema de carga para N2.

Importante que sea N2 y no otro gas, porque si se pincha la vejiga y se mezcla con fluido puede producir explosión.

• A los botellones se tiene precargados con 1000 PSI por N2, las bombas meten fluido a presión y comprimen la vejiga hasta que el gas tiene 3000 PSI. Entonces adentro del botellón ahora tengo una vejiga comprimida a 3000 PSI y fluido hidráulico a 3000 PSI.
• Los botellones son de 11 gal pero netos cuanto se pueden usar?, cuando se presuriza el volumen de fluido se reduce a 3.33 gal (P1*V1=P2*V2), P1:1000 V1:10, P2: 3000 V2: 3,33 gal. Si se va a cerrar  a 1200 PSI, el fluido útil es el que se expande de 3000 PSI a 1200 PSI, V2: 8,325 gal.  (La presión mínima operativa de una BOP es de 1200 PSI), el fluido útil va a ser el que se expanda de 3000 a 1200 PSI (8.33 – 3.33 = 5 gal) de aceite usable.

Requisitos de volumen:

• Calculo de la cantidad de botellones.

Se suman los volúmenes utilizados para cerrar anular y todas las RAM. Se multiplica por un factor de seguridad de 1.5 (50% veces más de volumen), luego se divide por la cantidad de fluido utilizable por botellón (en los PAE de 11 gal serían 10 gal – se considera 1 gal menos para permitir el desplazamiento de la vejiga de goma) y así obtengo la cantidad de botellones redondeando para arriba.

• Siempre se ponen dos o tres de más de los calculados, por seguridad. (12 en equipos PAE, cuando el calculo da para 9 botellones)

PANEL REMOTO

• El acumulador se puede operar a distancia por un panel remoto colocado en la cabina del perforador. El panel puede ser accionado con aire o eléctrico. Si es de aire además de la presión del acumulador, anular y manifold, también aparece la presión de aire. El accionamiento de los pistones es neumático.

En el caso de la total presenta una tapa de seguridad para evitar accionarla accidentalmente.

Push and hold es para mandar aire y mantener el mecanismo de accionamiento. Se apreta en conjunto con el botón de cierre de la BOP.

El mando a distancia es para ser rápido, en segundos se debe poder cerrar la BOP. Existe uno en la cabina del perforador y otro en el VFD. Hay otro más?

• Cuando se activa alguna de las valvulas, y se acciona el botón para cerrar, se observa:

• Cae la presión de acumulación
• Cae la presión (en anular o manifold general el de 1500 si es de una RAM)

Esto es el sintoma de que esta yendo fluido hidraulico a presión a la BOP. Cuando la BOP termina de cerrar esa presión sube de golpe, levantando otra vez. En ese manometro en el de panel remoto, se mide el tiempo de cierre de las valvulas.

Si la presión de acumulación cae por debajo de 2700 se pone en marcha la bomba eléctrica para llenar nuevamente los botellones, porque el presostato la activo. Demorando en levantar 2 a 5 minutos.

En el panel de control remoto eléctrico hay una luz que dice que la bomba se puso en marcha.

Valvula reguladora de presión:

Es una esclusa que esta en equilibrio de fuerzas, entre la presión de 3000 PSI del acumulador y la presión de 1500 PSI del manifold. Cuando se acciona alguna BOP o HCR, se cae la presión del manifold, la esclusa se desequilibra, se corre para arriba y comunica la línea de 3000 con la de 1500, pasa aceite y cuando alcanza nuevamente las 1500, se corre para abajo y corta.

La regulación se consigue variando la tensión del resorte de la esclusa.

[pic 3]

Este resorte es muy fácil que se lave, que se erosione por pasaje de aceite sucio a alta velocidad. Esto se soluciona utilizando aceite limpio. Pero nunca esta limpio, siempre esta turbio. Hay dos maneras: cambiar el aceite o filtrarlo. La contaminación de aceite viene del respiradero y de las conexiones.

La reguladora de presión de la BOP anular es exactamente igual, nada más que presenta un motor neumático que modifica la presión de regulación a distancia (permitiendo modificar por el panel remoto ya que se cambia en casos excepcionales y las otras nunca).

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