Cuiled Tubing

COILED TUBING

La unidad de Coiled Tubing es un sistema de servicio portátil con fuerza motriz hidráulica, diseñado para inyectar y recuperar una sarta continúa de tubería concéntrica a la tubería de producción que tiene mayor diámetro interno, o en sartas de tubería de revestimiento.

La tubería flexible está diseñada para las aplicaciones de servicio de pozos, se halla disponible en tamaños de 0,750" de diámetro externo hasta 3,5" de diámetro externo.

Los inicios de la tecnología de tubería flexible (CT, por sus siglas en inglés) se remontan al proyecto PLUTO (Líneas de Conducción debajo del Océano), un plan súper secreto concebido para instalar líneas de conducción a lo largo del Canal de la Mancha durante la Segunda Guerra Mundial.

En junio de 1944, los ingenieros de las Fuerzas Aliadas desplegaron varias líneas de conducción para suministrar combustible a las fuerzas invasoras del DIA D. La mayor parte de las líneas estaban fabricadas con uniones de 12 m [40 pies] y 3 pulgadas de diámetro interior (ID, por sus siglas en inglés), tubos de acero con un espesor de 0.212 pulgadas soldados entre sí para formar secciones de 1220 m (4.000) pies.

Estas secciones de tubos más grandes se soldaban extremo con extremo, se enrollaban en tambores flotantes de 40 pies de diámetro y se remolcaban con embarcaciones para tendido de cables.

El despliegue exitoso de 23 líneas de conducción cuya longitud oscilaba entre 48 y 113 k.m. estableció las bases para el futuro desarrollo y utilización de la tubería flexible en pozos de petróleo y gas.

Los elementos de los cabezales de inyección del Coiled Tubing modernos pueden encontrarse en un dispositivo desarrollado por Bowen Tools a comienzos de la década de 1960 para el despliegue de antenas de radio en la superficie del océano, desde submarinos sumergidos hasta 183 m [600 pies] de profundidad.

La primera de esas unidades, construida por Bowen Tools y California Oil Company en 1962, incluía un inyector regulado para cargas superficiales de hasta 13,608 Kg. (30,000 lbm) que corría una sarta continua de tubería de1,315 pulgadas de diámetro exterior (OD, por sus siglas en inglés).

Las fallas de las soldaduras, los desperfectos de los equipos y las operaciones de pesca necesarias para recuperar la tubería flexible perdida, hicieron que los operadores perdieran confianza en esta técnica.

Estos cambios permitieron la utilización de tuberías flexibles de mayor diámetro a mayores profundidades de trabajo, mejoraron el desempeño y la confiabilidad de la tubería flexible y redujeron la cantidad de fallas del equipo de superficie. Desafortunadamente, el pobre índice de éxito general registrado y su reputación como técnica de confiabilidad limitada siguieron importunando las operaciones de Coiled Tubing.

Los últimos años de la década de l970 y el comienzo de la década de 1980 constituyeron un punto de inflexión para la tubería flexible que hasta ese momento se fresaba o se formaba en secciones de 457 m [1.500 pies]. En 1978, el mejoramiento de la calidad de fabricación y el fresado continuo permitieron la fabricación de tubos de 1 ¼ pulgadas de diámetro exterior.

En 1983, Quality Tubing Inc. comenzó a utilizar láminas de acero japonés de 914 m [3.000 pies] para reducir la cantidad de soldaduras requeridas en un 50%. Más adelante, durante el transcurso de la década de 1980, Quality Tubing introdujo la soldadura inclinada para eliminar las soldaduras a tope.

Este proceso consistía en cortar fajas de acero planas, en sentido diagonal, para aumentar la resistencia y la vida útil de la tubería flexible expandiendo la zona de soldadura afectada por el calor en forma de espiral alrededor del tubo. Además, el mejor conocimiento de la fatiga de la tubería flexible posibilitó la introducción de mejoras en la confiabilidad y el desempeño de las tuberías.

En 1990, se fresó la primera sarta de tubería flexible de 2 pulgadas para la terminación permanente de un pozo. Inmediatamente después de este evento, los proveedores comenzaron a fabricar tuberías con diámetros exteriores de 2 3/8, 2 5/8, 2 7/8, 3 ½ y 4 ½ pulgadas para aplicaciones de servicios de pozos.

En la actualidad, las tuberías flexibles se fabrican con acero de alto límite elástico de 90,100, 110 y 120 klpc, y aleaciones resistentes a la corrosión la disponibilidad de aceros de mayor resistencia y de diámetros más grandes y la necesidad de reducir los costos fueron factores clave que subyacieron la revolución del Coiled Tubing de la década de 1990 y que posteriormente dieron cuenta del aumento extraordinario de las operaciones de intervención de pozos concéntricas o bajadas a través de la tubería de producción.

COMPONENTES ASOCIADOS A LA UNIDAD DE COILED TUBING.

Los componentes básicos de una unidad de Coiled Tubing son los siguientes:

• Cabeza Inyectora

• Carrete del Coiled Tubing

• Preventor de reventones

• Unidad Operadora

• Consola de Control

• Remolque y Grúa del Coiled Tubing

• La tubería enrollable

CABEZA INYECTORA.

El inyector de la Unidad del Coiled Tubing es el componente usado para agarrar la tubería de longitud continúa y proveer las fuerzas necesarias para desplegar y recuperar el tubo dentro y fuera de la boca del pozo. El conjunto del inyector está diseñado para efectuar tres funciones básicas:

1. 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.

2. Controlar la velocidad de descenso de la tubería dentro del pozo, bajo varias condiciones de pozo.

3. Soportar todo el peso de la tubería y acelerarlo a la velocidad de operación, cuando se esté extrayéndolo fuera del pozo.

Existen varios tipos de inyectores con tracción de cadena contra rotatoria en uso en la industria de Coiled Tubing y la forma en la cual los bloques de agarre se cargan.

Una demostración simplificada de los componentes principales comunes a estos tipos de inyectores, se muestra en la siguiente figura.

El Inyector maneja la sarta de tubería continua usando dos protectores de eslabón de las cadenas de empuje de tracción, los cuales son movidos por los motores de rotación hidráulicos.

Un sistema de contra peso 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.

Las cadenas están fabricadas con bloques entrelazados montados entre los eslabones y dispuestos de tal forma para que encaje toda la circunferencia de la tubería enrollada.

El concepto operativo fundamental del inyector de cadenas opuestas contra rotatorias, es 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 la tubería flexible.

Los bloques que se encuentran dentro de la cadena son empujados sobre la tubería por una serie de rodillos de compresión hidráulica que reparten la fuerza requerida para estabilizar la fricción del sistema de empuje y sostenimiento.

Este Ensamble de Mando o de Manejo opera basándose en el principio de control de

Fricción, donde el tubing es sostenido entre bloques opuestos que proveen una suficiente magnitud de fuerza normal aplicada, dando como resultado una fuerza tangencial mayor que la fuerza axial de carga del tubing.

La fuerza normal que se aplica es generada por dos cilindros hidráulicos directores, los cuales se encuentran conectados a un brazo reciprocante. Un brazo idéntico es colocado en forma mecánica para oponerse al movimiento: por lo que el tubing está sostenido por los dos brazos, cuyas presiones de fricción son uniformes, lo que evitará la deformación del

tubing.

El Inyector se encuentra equipado con un ensamble ubicado en la parte superior que provee de soporte, dirección y alineación adecuados a la tubería flexible dentro de las cadenas agarradoras del Inyector.

Consiste de un sistema de rulimanes dispuesto en forma de arco, llamado el

Ensamble de Guía del Tubing ó Cuello de Ganso (Goose Neck), montado directamente sobre los protectores del eslabón, encima del Inyector, sirviendo de soporte y direccionamiento para recibir la tubería enrollada que viene desde el carrete y guiarla por los bloques de la cadena agarradora del Inyector.

El ensamble de la Guía de Tubería incorpora una serie de rodillos montados a 90° sobre el armazón arqueado, el cual tiene el mismo radio-curvatura de la bobina o carrete de servicio.

Generalmente,

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