Cap 16 Insercion de Tuberc3ada Contra Presic3b3n Snubbing

C APÍTULO

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L

Mover la tubería bajo condiciones extremas de presión, requiere especiales consideraciones sobre control de pozos.

as unidades para insertar tubería contra presión (Snubbing), fueron diseñadas para correr cañería hacia adentro o hacia fuera de un pozo bajo presión. Las primeras unidades de inserción, desarrolladas en la década de 1920, eran unidades mecánicas o asistidas con el equipo. Después que se acabaron las patentes de las unidades mecánicas en la década de 1950, se desarrollaron las unidades con gatos hidráulicos. Rápidamente se cayó en cuenta que las unidades hidráulicas de inserción, podrían desempeñar muchos otros servicios de reparación en los pozos, teniéndolos como equipos independientes. Por esta razón, la unidad de inserción de tubería a presión, se ha venido en llamar la unidad de reparación o terminación hidráulica (HWO en ingles, por hydraulic workover). Las unidades de inserción de tubería, pueden efectuar varias tareas: w Control de presión w Limpieza de obstrucciones en la cañería / tubería w Pesca y fresado w Perforación de cemento y tapones puente w Lavado de materiales de fractura w Acidificación y lavado w Circulación

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16-2 w Consolidación de arenas w Inyección forzada de cemento y taponamiento w Taponado de cierre y abandono Las unidades de inserción están diseñadas para realizar muchas tareas bajo condiciones de presión.

w Colocado o retirado de tapones para

equipamiento selectivo w Corrido de sartas de tubería macaroni para inyección de nitrógeno w Retirado de sartas usada para matar el pozo w Reasentar empaquetadores (packers) w Correr herramientas de punzado Las unidades de inserción de tubería a presión, ofrecen muchas ventajas. Son de menor tamaño y más livianas que los equipos de terminación convencionales y son más rápidas de armar.

Si las operaciones de punzado, estimulación, limpieza, u otras tareas de reparación tuvieran que efectuarse bajo presión, los equipos de inserción bajo presión nos permitirán: w Usar cañería de menor diámetro w Usar unidades de terminación más livianas w Prevenir daños por fluido a la formación w Posibilitar la eliminación de los fluidos de ahogo w Volver a poner el pozo en producción antes w Manejar algunas operaciones con mayor seguridad w Manejar tareas de manera eficiente y segura, que no pueden efectuarse con equipos convencionales, trabajando bajo presión. Unidad de inserción de tipo hidráulico

Unidad de inserción de tipo mecánico

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) En pocas palabras, la unidad de inserción se ha convertido en una alternativa viable de los métodos de terminación convencionales, a pesar de sus desventajas. Las desventajas de las unidades de inserción para las actividades de reparación, que deben tomarse en consideración con: w Las cuadrillas de personal deben entrenarse para esta operación w Es un proceso más lento cuando se lo compara con las unidades de tubería flexible y los equipos convencionales de terminación w El gas y presión podrían hallarse presentes en la superficie w Los procedimientos generales son más complicados, y requieren de mucha más planificación

TIPOS DE UNIDADES DE INSERCION UNIDADES CONVENCIONALES (MECÁNICAS) Conjunto de base giratorio, roldanas, cuñas estacionarias Una unidad mecánica, armada y lista para el trabajot

Aunque rara vez se usan hoy en día, las unidades convencionales de inserción, fueron las primeras que se usaron. También se hace referencia a las mismas, como unidades mecánicas, de cable, o asistidas por el equipo. Están compuestas por un cabezal estacionario y tazón de cuñas, cabezal viajero y tazón de cuñas o conjunto, contrapesos, cables, acumulador de reserva, preventores de reventones de inserción, controles y unidad motriz. Generalmente la unidad de inserción se usa para introducir (de nuevo hasta el fondo) o extraer una sarta de perforación del pozo. Una vez que hay suficiente peso en la sarta, comienza la bajada de la tubería a presión (stripping) (en contraposición a la inserción a presión(snubbing)). El uso del equipamiento del equipo presente, la facilidad de transporte y la facilidad de armado del equipo de inserción, agregado a los costos menores por alquiler diario (en comparación con las unidades hidráulicas) son las más grandes ventajas de la unidad asistida por el equipo. A diferencia de las unidades hidráulicas de inserción independientes, las unidades de inserción convencionales, usan la potencia del equipo para energizar los preventores de reventones y como apoyo. Puesto que se usa una parte considerable del equipamiento, la cuadrilla del equipo de inserción es mínima y se usa el personal de la cuadrilla del equipo principal. Este solo hecho ya puede causar complicaciones. El perforador debe aprender a re- pensar la mecánica de la dirección de cañería. La unidad convencional está dispuesta de tal manera, que a medida que la polea viajera se mueve hacia arriba, el sistema de poleas / roldanas empuja la cañería hacia abajo. Esta inversión de las acciones normales del Perforador, puede crear problemas. El tomar

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Las unidades mecánicas usan el aparejo del equipo para insertar la cañería.

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Las unidades de carrera larga usan gatos hidráulicos y un sistema multiplicador de cables para mover la cañería.

suficiente tiempo para pensar las cosas cuidadosamente y después actuar, ayudará a minimizar estas complicaciones. A menos que se efectúen modificaciones especiales, se pierde la capacidad rotatoria, puesto que la unidad se arma encima de la mesa rotatoria del equipo. Esto también significa que la unidad convencional no puede utilizar el conjunto de las cuñas del equipo y solamente puede manejar condiciones de cañería liviana. Una vez que se ha corrido suficiente peso dentro del pozo, la unidad de inserción puede desarmarse y terminar el trabajo con el equipo y los procedimientos de bajada bajo presión (stripping). Las unidades convencionales no están equipadas con un sistema de guía de tubería. Puede ocurrir un pandeo localizado en la cañería no soportada. Por lo tanto, al inicio del trabajo, se usan tramos cortos de cañería, los que progresivamente se van haciendo más largos a medida que se introduce mayor peso de cañería en el pozo.

Unidad de carrera larga, armada y lista para el trabajo.

UNIDAD DE CARRERA LARGA La unidad de carrera larga o unidad de inserción de línea multiplicadora, fue desarrollada alrededor de 1969 Se erige por sí misma; es la unidad de inserción más rápida, y es capaz de hacer viajes (de ida y vuelta) de 1000 a 1500 pies (3048 a 4572 m) por hora, lo cual resulta aproximadamente un 30 % más rápido que las unidades de gato hidráulico. La unidad de carrera larga, tiene una carrera máxima de treinta y seis pies, aunque son normales las unidades con carreras de veinte a treinta pies. Esto le da la capacidad de correr filtros y varias sartas de herramientas en una sola carrera. Puede manejar Vista esquemática de unidad de carrera larga

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16-5 Unidades de gato hidráulico / carrera corta. Cerca del 90% de las unidades de inserción son de este tipo.

cañería desde los 3⁄4 de pulgada hasta la de 9 5/8 de pulgada (1905 hasta 24448 mm) y puede acomodar sartas dobles. Algunas de las ventajas de una unidad de carrera larga, son que transfiere la carga de la sarta a su patín y plataforma, no al árbol. Puede armarse en aproximadamente 8 - 15 horas, probada y lista para funcionar en diez horas. Puesto que se erige a sí misma, puede armársela en pozos que estén fuera del radio de la grúa. Entre las desventajas, se incluye el hecho de que no tiene un sistema de guía de tubería, (comparándola con las unidades de gato hidráulico). Normalmente están limitadas a presiones de cabezal de pozo menores a 3000 psi (20685 bar). Las presiones altas requieren de 5 a 6 sujeciones o mordidas por tramo, lo cual disminuye la ventaja de la velocidad que ofrece. Y finalmente, está el mayor peso de los componentes y el sistema de preventores de reventones está limitado a lo que se pueda poner entre la base del patín y el cabezal de pozo.

UNIDAD DE CARRERA CORTA / DE GATO HIDRÁULICO

El tipo predominante de unidades de inserción es la de gato hidráulico o de carrera corta, la misma que fue desarrollada en la parte final de la década de 1950 Tiene una carrera de8 a 14 pies (244 a 427 m), un excelente sistema de guías de tubería, y puede manejar presiones de hasta 20000 psi (1379 bar). Las unidades de gato pueden desarrollar hasta 600000 lbs (272158 kg) de fuerza de elevación y 300000 lbs (136077 kg) de fuerza de inserción, pudiendo manejar tubería de revestimiento de hasta 13 5/8 de pulgada (34608 mm). Es también una unidad compacta, que aporta la ventaja de poder armarse en plataformas satélite. Las desventajas son que es relativamente lenta y se arma sobre el cabezal del pozo o de la columna del preventor de reventones. También que todas las fuerzas de empuje se ejercen sobre el cabezal de pozo. El área de trabajo se halla encima del preventor de reventones y el cabezal. El personal, a menudo tiene que trabajar en altura.

La unidad de gato hidráulico puede generar una gran fuerza de inserción.

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Arriba: El diseño de la unidad “ahorradora de espacio” (space saver), es fácil de transportar. Derecha: La unidad “ahorradora de espacio” requiere mínimo armado para erigirla. La poca altura de la unidad “space saver,” permite que se use el aparejo del equipo en el modo de cañería pesada.

Puede manejar diámetros de tubería hasta 5 1⁄2” (139.7 mm) y tiene una capacidad máxima de tracción de 170000 lbs (77112 kg) y una fuerza de inserción de 94000 lbs (42638 kg). La máxima longitud de la carrera es de 10 pies (3.05 m), y puede desarrollar velocidades de funcionamiento de 138 pies/ minuto (42.06 m/ min)hacia arriba y de 110 ft/ min (33.53 m/ min) hacia abajo. (La máxima longitud de la carrera y las velocidades de funcionamiento, dependen de la configuración y el alcance).

UNIDAD HIDRÁULICA “AHORRADORA DE ESPACIO” (SPACE SAVER) La unidad “ahorradora de espacio” minimiza el tiempo de armado mediante su diseño de todos- loscomponentes-en-uno.

La unidad hidráulica de inserción “ahorradora de espacio” (space saver), fue diseñada para reemplazar a las unidades convencionales y mecánicas, a tiempo de mantener los beneficios de las unidades hidráulicas. Su diseño compacto o “ahorrador de espacio” y perfil de baja altura, se logran teniendo los preventores de reventones dentro del marco de la unidad de inserción. Puesto que los preventores de reventones están incorporados dentro de la unidad, se minimizan los tiempos de armado y desarmado. El paquete típico de preventores de reventones 5M (344.75 bar), con preventores de 7 1/16” (179.4 mm), incluye dos arietes y un anular.

LA UNIDAD DE INSERCIÓN HIDRÁULICA

Las unidades de inserción hidráulica comparten equipo en común. Estas unidades de inserción, pueden estar auto- contenidas, o montadas en patines. Los componentes son modulares para lograr facilidad de transporte y armado. Las unidades hidráulicas de inserción, están compuestas por: w Conjunto del Gato Hidráulico w Tubo- Guía w Ventana w Cuñas Viajeras w Cuñas Estacionarias w Mesa Rotatoria

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) w Llaves hidráulicas w Canasta de Trabajo w Contrapesos w Panel de Control w Unidad Motriz w Mangueras Hidráulicas w Bombas, Mangueras Kelly, Cabezal Giratorio de

Circulación

w Columna de Preventores de Reventones

CONJUNTO DEL GATO HIDRÁULICO El conjunto del gato hidráulico es una serie de uno o más cilindros hidráulicos, que viajan en dirección hacia arriba y hacia abajo, para mover la tubería dentro o fuera del pozo. Para lograr mayor fuerza de elevación o de inserción, se usan más cilindros hidráulicos. Cuando se requieren más cilindros hidráulicos, la velocidad de la unidad disminuye. Inversamente, cuando menos cilindros se necesitan, la velocidad aumenta. La velocidad también se incrementa usando un sistema multiplicador de línea, que se encuentra en unidades de carrera larga.

Otra forma de aumentar la velocidad de la unidad, es con el uso de un circuito regenerativo. El circuito regenerativo hace circular fluido hidráulico desde el lado de inserción del pistón al lado de la tracción. Este circuito se utiliza solamente cuando se está extrayendo cañería del pozo. Cuando se está usando el circuito regenerativo, disminuye la capacidad de elevación a la mitad, sin embargo, la velocidad se duplica. La presión hidráulica puede regularse con precisión, lo cual le da a la unidad una enorme capacidad de control cuando se está introduciendo o sacando cañería o herramientas del pozo. Esto puede evitar o reducir el daño por exceder las limitaciones de presión y las resistencias de la cañería o la línea de cable, así como prevenir el asentado prematuro de las herramientas.

TUBO - GUÍA La función de un tubo - guía, es la de evitar el pandeo o alabeado de la cañería. Se coloca en el interior del gato y se conecta debajo de las cuñas viajeras. El tubo - guía viaja hacia arriba y hacia abajo junto con el conjunto viajero para evitar el movimiento lateral de la cañería. Usualmente se tienen varios tamaños de tubos - guía disponibles en la unidad. La selección de la guía adecuada para la tubería, se logra simplemente usando la más pequeña que permitan las roscas de unión de herramientas de la tubería para pasar a través de la misma. Los tubos guía mayores a los necesarios, podrían permitir que la cañería se enrosque o se pandee. El tubo - guía debe usarse en todo tiempo cuando están teniendo lugar las operaciones de inserción.

Izquierda: Cilindros de gatos hidráulicos y ventana. Debajo: Un tubo - guía.

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La función de un tubo - guía es la de evitar el pandeo de la cañería.

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VENTANA

La guía de ventana evita que la cañería se pandee en la ventana.

La ventana está situada en la base del gato, debajo de las cuñas estacionarias y encima del stripper. Su propósito es el de proveer un acceso al cambio o instalación de herramientas que tengan un diámetro exterior demasiado grande para el tubo - guía. Las líneas de maniobras, las llaves de cadena, llaves hidráulicas y otros equipamientos, son de uso común para enroscar y desconectar equipamiento en el área de la ventana. Puesto que esta es generalmente un área reducida, es esencial realizar una planificación apropiada antes de iniciar el trabajo.

GUIA DE VENTANA

La guía de ventana tiene una función idéntica a la del tubo - guía. Evita el pandeo sobre el eje principal de la sarta en la ventana. La guía de ventana debe instalarse y estar asegurada en todo tiempo.

Debajo: Cuñas viajeras. Derecha: Cuñas estacionarias en posición de abiertas (arriba) y posición de cerradas (abajo).

CUÑAS VIAJERAS

Las cuñas viajeras o insertadores (snubbers), están ubicadas en el conjunto viajero y se mueven junto con el mismo. Estas cuñas sujetan la cañería y transmiten fuerza para levantar la cañería fuera del pozo, o para forzarla hacia abajo. Pueden usarse dos o más juegos de cuñas para levantar y para insertar. Usando dos o más juegos de cuñas viajeras, se gana una ventaja de tiempo al no tener que invertir un solo juego cuando se llega al punto de equilibrio. Sin embargo, si se sujetan los dos simultáneamente, podría hacerse difícil desengancharlos de la cañería. También se han desarrollado cuñas bi - direccionales que sujetan en ambas direcciones, aunque su uso no se ha difundido mucho.

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Arriba, izquierda: Las llaves hidráulicas pueden usarse para rotar la cañería. Arriba, derecha: Un guinche de contrapeso. Izquierda: Una canasta de trabajo.

CUÑAS ESTACIONARIAS

Las cuñas estacionarias están sujetas a la base del gato. Con ellas se sujeta la cañería cuando las cuñas viajeras no están enganchadas. La unidad típica tiene dos juegos opuestos de cuñas estacionarias, uno para inserción (para prevenir que la tubería viaje hacia arriba en la posición de cañería liviana), y una en la posición de cañería pesada (para evitar que la cañería viaje hacia abajo). Si las presiones del pozo son altas y se requiere una gran fuerza de inserción, el segundo juego debe estar en la posición de cañería liviana y usarse como un respaldo al juego primario de cuñas estacionarias.

MESA ROTATORIA

Si se halla disponible, la mesa rotatoria está conectada al conjunto viajero. Le da a la unidad de inserción la capacidad de efectuar tareas de perforación y de fresado. Su fuerza motriz es hidráulica, así como su regulado. La velocidad de rotación en rpm, debería de controlarse por el volumen de fluido (en contraposición con presión hidráulica).

LLAVES HIDRAULICAS

Se usan llaves con fuerza motriz hidráulica para enroscar o desconectar conexiones en cañería de diámetros mayores. Están instaladas en la canasta.

CANASTA DE TRABAJO

La canasta de trabajo o canasta viajera es la plataforma de trabajo de la unidad de inserción. Está ubicada encima de los gatos hidráulicos. En toda canasta de trabajo, debe tenerse como equipo de norma, una válvula de seguridad de apertura plena.

CONTRAPESOS

Los contrapesos acoplados con un poste- grúa telescópico, se controlan desde la canasta de trabajo. Su principal función es la de elevar o bajar la cañería a la canasta de trabajo, o hasta donde están los ayudantes a nivel del suelo.

Los arreglos de cuñas múltiples evitan el movimiento descontrolado de la cañería.

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16-10 Izquierda: Un tablero de control Derecha: Controles de contrapesos y los preventores de reventones

TABLERO DE CONTROL

Los controles del gato, cuñas, contrapesos y preventores de reventones, están ubicados en la canasta de trabajo.

Los controles para el gato, las cuñas estacionarias y viajeras, el contrapeso y del conjunto de BOP, están ubicados en la canasta de trabajo. Típicamente, los controles están divididos en tableros, uno para el operador de la unidad y uno para su ayudante. El operador controla las operaciones de las cuñas y la dirección del gato. Este tablero está equipado con un indicador de peso que muestra la carga de inserción o de elevación que soporta el gato. En algunas unidades, la presión hidráulica puede regularse desde estos tableros. Los cambios de la presión hidráulica deben ser reportados al supervisor de la unidad. Small paragraph on bottom, left: Los controles del gato, cuñas, contrapesos y preventores de reventones, están ubicados en la canasta de trabajo. El ayudante, generalmente controla el movimiento del guinche del contrapeso, que transporta los tramos de cañería a / de la canasta. El ayudante controla también los arietes deslizantes (stripper rams), el circuito igualador, la bomba en línea, la línea de venteo y los arietes de seguridad. (Los arietes de corte y los arietes ciegos / de corte, pueden controlarse desde la canasta. Utilizan una presión de operación mayor a los de la cañería, y necesitan una presión regulada separada).

Las funciones de la BOP pueden controlarse desde una estación remota, que usualmente es parte del conjunto del acumulador. A menudo, ciertas funciones del preventor de reventones solamente pueden controlarse desde esta estación. Adicionalmente, otros controles de la canasta de trabajo pueden ser armados, de manera que se los controle desde el suelo. Esto resulta útil en medios muy peligrosos o de muy alta presión.

UNIDAD DE POTENCIA Y ACCESORIOS

La unidad de potencia consiste en bombas hidráulicas y una fuente de poder, normalmente un motor diesel. Provee la presión hidráulica para la operación del gato, los preventores de reventones, la mesa rotatoria, el contrapeso y las llaves hidráulicas. La unidad de potencia está provista de manómetros que muestran la presión hidráulica de los diferentes circuitos, tales como los del gato y los preventores de reventones. La producción de presión hidráulica se regula por medio de una serie de reguladores hidráulicos y válvulas de descarga, permitiendo el control de la presión de inserción, que permiten el control de la presión de inserción mediante el regulado de la presión hidráulica y el volumen. El Sistema Principal (al gato), Operación del Preventor de Reventones y las presiones de Contrapeso, son todos regulados por este sistema.

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) PRESIÓN DEL SISTEMA PRINCIPAL

La presión del sistema principal se utiliza para el gato. Se establece la máxima presión del gato cuando se está insertando en el pozo. Si la presión excede el valor fijado, la presión en exceso será aliviada o descargada del sistema. El valor a que se fije la presión no debería de exceder la capacidad de tensión ni el valor de pandeo de la cañería. (También deberá calcularse un factor de seguridad para disminuir la capacidad nominal de estos valores.)

PRESIÓN DE OPERACIÓN DE LOS PREVENTORES DE REVENTONES

La presión de operación de los preventores es la presión aplicada a los arietes (deslizantes y de seguridad), a la empaquetadura del stripper y a las cuñas. Una fuente adicional de presión para

usarla con los preventores de reventones son los acumuladores. El sistema de acumuladores debe tener suficiente capacidad tanto en volumen como en presión, para hacer funcionar todos los preventores de reventones por lo menos una y media veces, debiendo quedar un mínimo de 1200 psi (82.74 bar) remanente en los acumuladores.

PRESIÓN DE LOS CONTRAPESOS

La presión de los contrapesos se regula para contrapesar los tramos de cañería que se elevan con el guinche o aparejo hacia la canasta. Puede regularla además el ayudante en la canasta. Nunca debe usarse mayor presión en el sistema de contrapeso, que la que sea necesaria para elevar los tramos de cañería hasta la canasta. Cuando se regula la presión solamente hasta el punto necesario para izar la cañería, se detendrá si el tramo se cuelga o excede la altura debida, sin dañar el tramo o el equipo.

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Los diversos componentes de la unidad son regulados por presión hidráulica.

MANGUERAS HIDRÁULICAS

Las mangueras hidráulicas contienen y transportan fluido hidráulico a presión. Una vez que están armadas, estas mangueras deben someterse a prueba con la máxima presión, tanto en la posición de extendidas como en la de retraídas de la unidad. Esta hará que todas las líneas y accesorios de la unidad de gatos, reciban la máxima presión hidráulica.

Arriba, izquierda: Mangueras hidráulicas Debajo, izquierda: Controles de los preventores de reventones, en nivel de suelo Debajo: Una unidad de potencia

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SISTEMA DE CIRCULACION

A menos que la presión del pozo y las condiciones prevalecientes dicten lo contrario, el stripper es el preventor de reventones óptimo a usar.

Las bombas, la manguera kelly y el cabezal giratorio, conforman la mayor parte de los componentes del sistema de circulación. Las bombas son generalmente de alta presión y bajo volumen. Deben tener la capacidad y la posibilidad de manejar las presiones máximas de circulación o de superficie que se anticipen para el trabajo. La manguera Kelly es la conexión entre la bomba y el cabezal giratorio de circulación. (Pueden también usarse líneas Chicksan). Si se usa nitrógeno, la manguera Kelly debe estar calibrada para servicio con nitrógeno. El cabezal giratorio está enroscado con la tubería. Sirve como el punto de conexión para las mangueras Kelly (o Chicksan). Debería usarse una válvula de apertura completa entre la manguera Kelly y el cabezal giratorio de circulación. De esta manera, el cabezal giratorio y la manguera Kelly, pueden cambiarse si fuera necesario.

GOMA ESCURRIDORA (STRIPPER RUBER)

El stripper de goma está ubicado normalmente en la base del gato o debajo de la ventana. Es un preventor de baja presión (menos de 3000 psi [206.85 bar] ), que se utiliza para correr la tubería hacia adentro o hacia fuera del pozo, sin utilizar los arietes deslizantes. Esto permite un tiempo de viaje más veloz. La goma escurridora o elemento, se halla disponible en una variedad de materiales, para diferentes aplicaciones. La vida del stripper depende grandemente de la presión del pozo, los fluidos del pozo, la velocidad de los viajes y la condición de la Un cabezal giratorio y sistema de circulación.

cañería. Las presiones por encima de 1500 psi (103.43 bar), deteriorarán rápidamente el vástago extractor. El stripper puede también usarse como un goma de limpieza, para evitar la caída de desperdicios en el pozo. Dependiendo del tipo y modelo del stripper, puede recibir su energía del pozo. Debe tomarse en cuenta que la presión pudiera quedar atrapada debajo del stripper(como ocurre con un preventor).

COLUMNAS DE PREVENTORES DE REVENTONES

La columna de preventores de reventones para snubbing, puede armarse sobre muchas cosas, como por ejemplo encima de una columna de preventores de reventones existente, en un cabezal de pozo, en un árbol de producción, la tubería de revestimiento, o la cañería. Los componentes que integren la columna, variarán, dependiendo de las presiones y tipo de trabajo que se esté efectuando. El diámetro de la columna, como regla, no es mayor al requerido para efectuarla tarea. Entre los componentes que integran la columna, se incluyen:

Una bomba y unidad de potencia

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) Circuito Igualador De Presiones

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Ariete deslizante # 1 Línea de purga Ariete deslizante # 2

Bomba en línea

Ariete de seguridad

A la izquierda: Una columna de preventores de reventones de extracción; a la derecha: los componentes de una columna de preventores de reventones.

ARIETES

El preventor de ariete básico es muy versátil, debido a las diferentes insertos del bloque de ariete que pueden utilizarse. El diámetro, la capacidad de presión, el tenor de H2S, número y tipos de ariete, son todas variables que pueden ajustarse según la necesidad de cada tarea en particular. Los tipos de arietes usados comunmente en operaciones de inserción, son: Arietes deslizantes (stripping) - Los arietes deslizantes son usualmente dos arietes superiores en la columna de inserción, usados para los viajes de cañería bajo presión. Los elementos de empaque, están especialmente diseñados para darle mayor vida útil en trabajo de inserción. Arietes de seguridad - Un ariete de seguridad es un ariete normal de cañería, que se usa como un refuerzo para cerrar y sellar la presión cuando se está cambiando los insertos del ariete deslizantes. Podrían usarse uno o más arietes de seguridad, dependiendo de la preferencia del operador, las presiones ú otros factores. Arietes ciegos - Los arietes ciegos no tienen recorte en el bloque de ariete. Están diseñados para cerrar y sellar en un pozo abierto. No cortarán la cañería, ni tampoco la magullarán, ni doblarán. Arietes de cizalla /cortadores - Los arietes de cizalla o cortadores están diseñados para cizallar o cortar la cañería en el pozo. Debe darse especial

consideración para asegurarse que las esclusas de corte tengan capacidad para cortar el tamaño y grado (de dureza del acero) que se esté usando, así como las presiones de cierre necesarias para cortar la cañería. A menudo se usan multiplicadores o reforzadores hidráulicos para incrementar la fuerza / área para proveer una ventaja al cortar la cañería. Arietes ciegos/ de cizalla - Los arietes ciegos/ de cizalla, proveen una combinación tanto de cizalla para cortar cañería y luego ciegos para lograr un efecto de sellado al pozo. Si las hojas de corte están dañadas, podrían causar que los elementos de sellado no puedan alcanzar el efecto de sello ciego. Arietes de cuña - Como su nombre implica, los arietes de cuña tienen un tipo de inserción de cuña dentada. La inserción toma el lugar del elemento de sellado, de manera que estos arietes no sellarán la presión. Los arietes de cuña están diseñados para colgar la sarta y evitar que la misma rote. Los segmentos dentados de las cuñas, deben revisarse periódicamente. La herrumbre, el lodo y los fluidos del pozo pueden dañarlas. Deben hallarse limpias y afiladas. Reemplácelas si muestran signos de desgaste. Arietes de diámetro variable - Los arietes de diámetro variable se hallan disponibles para cerrar sobre más de un solo diámetro de cañería, sin tener que cambiar los arietes. Son especialmente útiles cuando se utilizan columnas combinadas, o cuando el espacio impide colocar más arietes.

El ariete de seguridad es el respaldo cuando se necesita cambiar un componente de deslizamiento, ya sea ariete o stripper.

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CIRCUITO DE IGUALACIÓN DE PRESIONES

El circuito igualador de presiones es un circuito de tuberías de alta presión que van desde debajo del ariete deslizante # 1, hasta debajo del ariete deslizante # 2 Puesto que los arietes utilizan la energía del pozo en grados variables, para abrir el ariete # 2 con la presión que hay debajo del mismo, la presión tiene que ser igualada en ambos lados para que se abra. Se disponen válvulas manuales e hidráulicas (como normalmente se hace para cualquier salida de un preventor de reventones) a la salida de las dos líneas desde el preventor de reventones. Estas válvulas, generalmente son de bajo torque. Debe usarse un estrangulador positivo dentro de la línea, para reducir los efectos de ariete hidráulico de la presión cuando se abre la válvula inferior. Adicionalmente, se puede conectar una bomba en línea, para usar la presión de la bomba para igualar las presiones entre los arietes deslizantes. El uso de esta línea mantiene la presión relativamente constante y reduce el pistoneo hidráulico que puede ocurrir cuando se están igualando estas presiones.

LÍNEA DE VENTEO

Puesto que el ariete deslizante # 1 podría o no podría abrirse con la presión que lleva debajo, se usa una línea de purga o línea de venteo debajo de la misma, para ventear la presión después que se ha cerrado el ariete deslizante # 2 Debe tenerse siempre precaución al abrir el ariete # 1, aunque la presión debiera purgarse cuando esta línea se abra.

CARRETES ESPACIADORES

Los carretes espaciadores proveen la holgura necesaria entre los arietes deslizantes para que entre la unión, ú holgura para herramientas. Se usan también para espaciamiento general de la columna y para conectar la columna con conexiones existentes en el pozo. Pueden usarse carretes de pequeño diámetro interno entre componentes de preventores de reventones de diámetro mayor, para proveer rigidez adicional a la sarta de herramientas. Los preventores deben ser probados en el taller, después del armado de equipo y antes de iniciar el trabajo.

CARRETES DE SALIDA

Los carretes de salida o aberturas de circulación se usan para tener acceso al pozo. Un carrete de salida siempre debería tener un preventor de reventones (cañería y/o ariete ciego) debajo del mismo, en caso de que hayan fallas de la salida. Juegos de válvulas dobles, o bridas ciegas, se usan en cada salida. Los carretes de salida se usan generalmente para la circulación primaria. Al usar el carrete de salida, el desgaste por la fricción del fluido se minimiza dentro del cuerpo del preventor de reventones y las aberturas de circulación.

LÍNEAS DE ESTRANGULACIÓN Y DE AHOGO

Las líneas del estrangulador y de matado (hogo), están conectadas a una abertura de circulación o a otra salida en el conjunto de la columna. Estas líneas proveen un sistema de circulación y direccionamiento para bombear hacia el pozo o extraer los retornos del pozo.

PRUEBAS DE LOS PREVENTORES Los preventores y el equipamiento deben ser probados en el patio del contratista, antes de su transporte. En el sitio del trabajo, los procedimientos de prueba para la columna de los preventores y el equipamiento asociado variarán dependiendo de varios factores. Los requerimientos del operador y del contratista, el tipo y número de los componentes de los preventores, la presión máxima esperada del pozo, la capacidad especificada de la columna de preventores, la capacidad especificada de la cañería y el equipamiento de los múltiples, capacidad especificada del equipamiento de fondo de pozo y las regulaciones estatales y gubernamentales; todas entran en consideración cuando se esté redactando un procedimiento de prueba. En general, todo el equipamiento que va a ser sometido a presión, debe probarse primero a baja presión (200 a 300 psi [13.79 a 20.69 bar]), y después a la alta presión prescrita. Al probar el equipamiento de válvulas de la columna, el procedimiento usual es el de probar desde las válvulas interiores hacia afuera. Debe tenerse precaución al realizar las pruebas. Debe tomarse en cuenta que podría quedar presión atrapada durante las pruebas que podría ventearse y poner inadvertidamente en peligro al personal. Pruebe inteligentemente todo el equipo, y dentro de sus límites de operación. No golpee con un martillo ningún componente mientras se halla bajo presión. Es esencial que todo el equipo resista las presiones del pozo cuando esté en uso. Si existe alguna duda en cuanto a la validez de la prueba, o alguna pregunta sobre la integridad del equipo, consulte con el representante del operador.

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SISTEMAS DE PREVENTORES DE INSERCIÓN 1 Todo el equipo de presión usado en la operación de inserción (snubbing), debe tener una presión de trabajo, por lo menos igual a la presión de trabajo del árbol, de la columna del equipo o del cabezal de pozo sobre el que se armará. 2 Los preventores deben ser cuidadosamente inspeccionados y probados a presión plena en el patio de maniobras, antes de enviarlos al sito de trabajo. La fecha, presión de prueba y procedimientos deben estar documentados y acompañar a los preventores. Los preventores deben ser probados cuando se los arma y antes de iniciar el trabajo, a menos que las aplicaciones lo dispongan de otro modo. Asimismo en una locación donde haya H2S, deberá verificarse que todos los componentes de la columna tengan una certificación de servicio en ambiente ácido, así como los múltiples de circulación. 3 Los requerimientos para los controles de preventores, varían considerablemente entre operadores. Durante una reunión previa al inicio de trabajos, deberá discutirse con el operador los criterios del sistema de control.

Un sistema de control para preventores de reventones, debe tener como mínimo: A. Una bomba hidráulica dedicada al circuito de preventores de reventones. B. Un acumulador con volumen de 1 1⁄2 veces el volumen de fluido utilizable requerido para cerrar todos los preventores y actuadores de válvulas; debe mantener una presión mínima de 200 psi (13.79 bar) por encima de la presión de precarga. C. El sistema primario y los controles de trabajo del preventor de reventones de seguridad, deberán estar ubicados en la canasta de trabajo. Las altas presiones y las condiciones críticas de trabajo requieren de controles que opere la cuadrilla de tierra, para la válvula hidráulicamente controlada (HCR), la válvula maestra de seguridad, válvulas ciegas y las esclusas de corte. D. Los controles de los arietes ciegos y de cizalla, requieren guardas mecánicas para evitar su accionamiento accidental. Adicionalmente, todas las palancas de control deben estar identificadas con etiquetas. E. Los preventores de la columna deben estar identificados con una secuencia numerada, y el tipo de bloque de ariete de cada preventor debe estar identificado con una etiqueta. F. Los arietes de cizalla, deben tener una presión de cierre disponible de 3.000 psi (206.85 bar). 4 Sistema de múltiples: A. Todo el equipamiento de los manifold debe tener una capacidad especificada que exceda la máxima presión estimada de superficie. B. Usualmente se prefieren los estranguladores hidráulicos para trabajo con altas presiones. Para las operaciones en que se tengan fluidos abrasivos, se anticipa el taponamiento y el congelamiento, se requieren un mínimo de dos estranguladores con líneas separadas. C. Deben usarse válvulas de esclusa o válvulas de tapón, cañería de acero rígido y conexiones de brida o de tipo WECO, en el equipo de superficie expuesto a los fluidos del pozo. D. La válvula lateral del árbol de surgencia y su línea, deben usarse solamente para el propósito de matar el pozo en una emergencia.

La altura se convierte en problema cuando una sarta concéntrica debe ser insertada en la sarta primaria que se esté insertando.

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La presión especificada de los preventores de reventones y los componentes del múltiple, deben exceder la máxima presión esperada en el trabajo.

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Las válvulas antirretorno en tándem, provee una seguridad adicional.

5 El fluido para matar el pozo debe mantenerse en locación en caso de que se necesite para altas presiones y trabajos de importancia crítica. 6 La longitud del(los) carrete(s) de espaciamiento debe(n) ser suficiente(s) para contener la longitud de cualquier componente de pesca, de la sarta de tubería o de el conjunto de fondo de pozo (BHA) que se bajará o sacará bajo presión 7 Stripper / anular: Las unidades de stripper anular se limitan a presiones de pozo menores a las 3000 psi (206.85 bar) en cañería que no tenga collares. Las presiones por encima de las 1500 psi (103.5 bar), disminuirán rápidamente la vida del elemento del stripper. El stripper deberá estar equipado con una válvula de purgado. Durante la extracción de ariete a ariete, esta válvula generalmente se halla en la posición de abierta. B. Puede(n) usarse preventor(es) anular(es) para presiones mayores a las 3000 psi (206.85 bar), para tamaños desiguales de cañería, collares de perforación, cañería con recalque (external upset) o para las operaciones de rotado, fresado y perforación. Los arietes de vástago son más seguros para usarlos con cañería estándar. C. Si se usa un anular, deberá instalarse un botellón chico de acumulador, adyacente a la abertura de cierre sobre el anular, para compensar la entrada de la unión de la herramienta y su paso a través del preventor. 8 Arietes A. Los arietes de corte pueden requerir de una presión de operación de 3000 psi (206.85 bar), un pistón de operación grande, un pistón impulsor (booster) y un preventor de tamaño mayor para cortar sartas de cañería específicas. Generalmente no se diseñan arietes de corte de diámetros menores (4 1/16 de pulgada) para sellar después del corte. B. Los arietes de cuña generalmente se diseñan para agarrar solamente en una dirección. Para aplicaciones que requieren un agarre contra la torsión, la ranura de la cuña tendrá que modificarse. 9 Verifique que el diámetro de la columna de los preventores de reventones, sea suficientemente grande como para que pasen todas las herramientas que se correrán durante la operación. Calibre la columna de preventores antes de instalar la unidad de gatos. 10 Los bloques de arietes podrían no centrar cañería de diámetros menores en preventores

de reventones de diámetro mayor. Los procedimientos de operación tendrían que ser alterados para ayudar a centrar la cañería. 11 Cuando se hace crítica la posibilidad de que la cañería de diámetro menor se pandee, un carrete espaciador de pequeño diámetro interno podría evitar este daño. 12 No se recomienda la reparación en locación de las bridas, alojamientos de anillos o alojamientos de pernos.

HERRAMIENTAS DE FONDO DE POZO El trabajo a presión requiere el uso de equipo adicional y a menudo especial en la sarta. La consideración principal es la de evitar que la presión fluya descontroladamente subiendo por la sarta.

VÁLVULAS DE CONTRA- PRESIÓN (VÁLVULAS DE RETENCIÓN)

La válvula de contra- presión evita el flujo hacia arriba por el interior de la sarta. Permitirá que haya flujo hacia abajo, siempre que la presión de la bomba exceda la presión del pozo, más la fuerza que toma abrir la válvula de retención. Los dos tipos más comunes de válvulas de retención son las de bola y asiento y las de aleta (charnela). La válvula de bola y asiento consiste en una bola sujeta en un asiento de sellado por un resorte. La presión hacia abajo empuja la bola, separándola del asiento para permitir la circulación. Cuando cesa la presión hacia abajo, la bola es empujada de nuevo contra el asiento, y se logra el efecto de sello. El sellado es también ayudado por la presión del pozo. El trabajo con líneas de cable no puede hacerse pasada la ubicación de este tipo de válvula. La válvula de aleta o flotadora consiste en una aleta sostenida en un asiento de sello por un resorte. La apertura y cierre de este tipo de válvula es lo mismo que la de bola y asiento. Si es necesario, el trabajo con líneas de cable puede efectuarse con este tipo de válvula de contra- presión.

NIPLES

Debe colocarse un niple de asiento por encima de la válvula de contra- presión. Este niple tiene un perfil que aceptará un dardo o tapón para sellar la sarta, en caso de que la válvula de contra- presión fallara. Esto permite que la sarta pueda extraerse para reemplazar las válvulas de contra- presión que fallen. El perfil de estos niples de fijación puede también aceptar los dardos del tipo para válvula de contra- presión, de manera que el trabajo puede continuar si es necesario.

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Otra forma de describir esto es que si es necesario forzar la cañería dentro del pozo, eso es inserción. Si es que cae por su propio peso, eso es deslizamiento. El punto de equilibrio es la profundidad a la que se ha corrido suficiente cantidad de cañería, para pasar de deslizamiento a inserción. También se usan los términos de cañería pesada (stripping) o liviana (snubbing) para las situaciones explicadas líneas arriba.

INFORMACION PREVIA A INICIAR EL TRABAJO La parte crucial de cualquier operación es la planificación y luego la implementación. Antes de que comiencen las operaciones deben hallarse disponibles la información sobre el pozo y los lineamientos de las operaciones planificadas. Debe sostenerse una reunión sobre seguridad, previa al trabajo, con todo el personal involucrado. La operación que se realizará deberá discutirse con el personal involucrado. Deben asignarse instrucciones paso por paso y deberes de tareas específicas. Debe tenerse disponible la información general y específica sobre el pozo. Esta información deberá ser registrada en formularios provistos por la compañía o contratista, y deberán ser firmadas por el representante de la compañía y el supervisor de inserción. La información previa al trabajo incluye lo siguiente: Una válvula de retención.

INSERCIÓN VERSUS DESLIZAMIENTO No obstante que la palabra inserción (snubbing) se utiliza en este manual, hay otro término que pueda que usted escuche en conexión con este tipo de operación, que es el deslizamiento (stripping). La diferencia es simple: Inserción - la presión que se ejercerá sobre la superficie de la cañería es mayor que el peso de la cañería. La cañería tendrá que ser forzada hacia abajo, dentro del pozo y deberá sostenérsela mecánicamente. Deslizamiento - la presión que se ejercerá sobre el área de la cañería es menor que el peso de la cañería. El peso de la cañería es suficiente para vencer la fuerza del pozo.

HISTORIAL DEL POZO w Historial general como la fecha en que se

perforó y completó, fechas de los trabajos de rehabilitación o reparación, trabajo con líneas de cable, etc. w Características del reservorio, permeabilidad, etc. w Historial de la producción de arena / agua w Problemas de la zona / campo / pozo / plataforma. w Erosión, herrumbre, parafina, problemas de corrosión w Historial de la producción

POZO Y ESTADO DEL MISMO w Longitud de la tubería, tamaños; diámetro

máximo externo y mínimo interno, peso y grado de cada sarta; tipos de conexiones o accesorios

Inserción: Cuando la cañería debe forzarse dentro del pozo, contra la presión del pozo.

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16-18 Una planificación apropiada y equipamiento de seguridad (izquierda), son esenciales para tener operaciones seguras (derecha).

w Tubería de revestimiento: Longitud, tamaños,

La planificación de un trabajo seguro requiere de la información del pozo.

diámetro exterior máximo y diámetro interior mínimo de cada sarta, peso y grado de cada sarta, tipos de conexiones o uniones. w Tipo y tamaño de todas las conexiones del cabezal de pozo. w Tipo de SCSSV (válvula de seguridad de subsuelo), presión de cierre / apertura, diámetro interno mínimo y profundidad. w ¿Están todas las válvulas de seguridad desbloqueadas? w Tipo, profundidad y diámetro interior mínimo de todas las herramientas y niples. w Profundidad del pozo, tanto la medida como la vertical verdadera. En los pozos dirigidos, el perfil del pozo debe estar incluido, (punto de partida de la desviación, ángulo de desviación, etc.) w Ubicación del nivel cero, desde donde se inician todas las mediciones (Usualmente es la Elevación del Buje Kelly). w Altura desde el cabezal del pozo a cada componente del árbol, columnas de preventores, ventana, gato y canasta. w Tipo de terminación del pozo. w ¿Se aplica al pozo elevación por gas? w Profundidades de punzados.

w Profundidad del relleno o arena (se es aplicable). w ¿Cuál es la máxima presión de superficie? ¿La

tubería de revestimiento y la cañería, van a salirse de especificaciones? Los límites máximos de presión de la tubería de revestimiento (casing) y de la cañería (tubing; tubería), deben ser establecidos para poder hacer la inserción y todo el personal presente debe ser informado de esos límites. w ¿Cuál es la presión de flujo de fondo de pozo? w ¿Cuál es la presión estática de fondo de pozo? w ¿Cuál(es) es(son) la(s) presión(es) de flujo en la cañería? w ¿Cuál(es) es(son) la(s) presión(es) de cierre en la cañería? w ¿Cuál(es) es(son) la(s) presión(es) de cierre en la tubería de revestimiento? w ¿Qué tipo de fluido de terminación se halla en la tubería de revestimiento? w ¿Se sabe de la existencia de obstrucciones o problemas? w ¿Que tipo de fluidos se produjeron? ¿Hubo producción de fluidos corrosivos (CO2. H2S, etc.)? w Profundidades de todas las zonas capaces de producir, presiones y tipos de fluidos de esas zonas. w Información de las grúas. Antigüedad, extensión, capacidad, etc. w Longitud de la pesca, longitud de las herramientas.

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SEGURIDAD La seguridad de todo el personal involucrado en la operación es de principal importancia. Deberá sostenerse una reunión previa al trabajo, para asegurarse que todos conocen exactamente que es lo que se supone que deben hacer, que ropa deben usar, y los peligros a los que estará expuestos. La seguridad, el entrenamiento y las discusiones, deben incluir: w Una explicación de la ropa adecuada, guantes, protección ocular, protección de la cabeza, protección auditiva, protección contra salpicaduras, protección para los pies y equipos respiratorios si es que se hallaran presentes gases

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tóxicos. w Ubicación y funciones del sistema de paro de

emergencia (ESD). Uno debe estar ubicado en la canasta y otro en el área del supervisor. w Explicación sobre el manejo seguro de productos químicos. Acciones de contingencia si ocurre un derrame. w Evacuación de emergencia del sitio y/o de la plataforma. w Evacuación de emergencia de un trabajador lesionado. w Comunicaciones. A menudo la unidad de inserción se halla armada a una altura considerable del suelo. Esto significa que la comunicación puede hacerse dificultosa. Dispóngase del equipo de manera que el operador pueda ver al operador de bombas y a todos los involucrados. Un sistema primario (walkietalkie, intercomunicador, teléfono, etc.) y uno de respaldo (señales con las manos, etc.) deben ser ambos funcionales y conocidos por todo el personal involucrado. w Manejo seguro de todo el equipo, especialmente durante el transporte, descarga, armado y desarmado. w Probado del equipo y manejo seguro de la presión. w Procedimientos de cierre de pozo, y planes de contingencia para contener la presión. w Todo el personal debe estar apercibido de las áreas y equipos peligrosos. w Establecer al menos dos vías de escape de la canasta.

Una unidad hidráulica, armada sobre un árbol de producción.

Deberán existir sistemas de cierre de emergencia en la canasta y también en el área del supervisor.

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PREPARACIÓN DE LA LOCACION / SITIO La ubicación debe ser cuidadosamente evaluada para lograr un óptimo armado del equipo.

Las locaciones varían bastante. Deberán efectuarse modificaciones a los procedimientos de la disposición general del equipo. Condiciones tales como el tamaño, peso, tipo de estructura, la contaminación y las restricciones de la vida silvestre en el medio ambiente natural, la reducción de ruido junto con la regulaciones estatales y gubernamentales, podrían dictar que se use un procedimiento diferente al normal para armar el equipo. A continuación, se muestra un procedimiento general: 1 Obtener los permisos necesarios, etc. 2 El personal de producción deberá haber probado y cerrado la válvula de seguridad SCSSV (donde sea aplicable). Registrar los datos depresiones de flujo y cierre. 3 Debe considerarse la necesidad de proveer sujeciones estructurales para resistir las cargas dinámicas del equipo de inserción sobre el cabezal de pozo y/o la tubería de revestimiento de superficie. Como regla práctica: La carga y la torsión sobre el árbol - usualmente hasta las 200000 lbs (90719 kg) no hay ningún problema; por encima de estos valores, deben efectuarse cálculos. Ante cualquier duda, usar la sub - estructura. 4 Posicione el equipo de manera que permita la realización del trabajo. 5 No bloquee las rutas de escape existentes. Provea rutas de escape para el personal de inserción. 6 Restrinja las áreas donde se esté usando tubería con alta presión y conjuntos de mangueras hidráulicas. 7 Posicione el equipo de control del preventor de reventones secundario, basado en tierra, a una distancia segura del cabezal del pozo, de manera que permita una vista plena del área de la canasta de trabajo. 8 Posicione el equipo de control del preventor de reventones terciario, detrás de una pared cortafuego, si es posible.

9 Alinee el sistema de estranguladores, con el mínimo de cambios de dirección. 10 Posicione los sistemas de la bomba de lodos para permitir una vista sin obstrucciones de la canasta de trabajo. 11 Posicione los motores para dirigir los escapes lejos de las líneas de flujo o áreas que contengan fluidos de pozo. 12 Podrían requerirse procedimientos especiales donde el arbolito y la envoltura del conjunto del colgador de tubing tengan que retirarse antes de conectar la columna de inserción. 13 Deberían conocerse la dirección y velocidad de los vientos prevalecientes.

El espacio a menudo es un problema.

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) 14 Los motores y las unidades de potencia hidráulica deben posicionarse lejos del pozo, y también lejos de las líneas de flujo y líneas de alivio de presión. Cuando sea posible, coloque estos y cualquier otra posible fuente de ignición, por debajo y a sotavento del pozo o las líneas de flujo. La colocación de estas líneas, no deber interferir con las operaciones de control del pozo. 15 Anote y marque la colocación de los tableros de control remoto del operador y las estaciones de paro de emergencia. 16 Localice los puntos más adecuados para el anclaje del equipo. 17 Disponga el equipo de manera que se pueda aprovechar la grúa de la mejor manera posible. 18 Anote y marque la ubicación de los pozos adyacentes.

EQUIPAMIENTO Debería proveerse una lista de todo el equipamiento que se podría usar y la función de tal equipamiento. El equipo debe estar dispuesto de tal manera que sea accesible. Esto podría requerir pensar adicionalmente como disponer los diversos componentes, especialmente en plataformas pequeñas, donde el espacio es limitado. Considere los siguientes puntos: w Deberían discutirse los procedimientos de armado y desarmado del equipo, especialmente si no es una secuencia estándar. w Como armar y bajar el conjunto de fondo de pozo. w Capacidades de los equipos (Presiones y cortes con gas agrio). w Las estaciones de control de los preventores y la unidad de cierre, deberían estar ubicadas lejos del pozo. Cuando se esté armando el equipo de inserción: 1 Deberían instalarse los manómetros de presión y/o los registradores gráficos para controlar las presiones anulares de la cañería y la tubería de revestimiento. 2 Inspeccione todo el equipo de inserción para verificar si no se han producido daños durante el transporte y para ver su condición general. Haga una doble verificación de los siguientes componentes, según se indica (como mínimo): A. Gato / Carrera Larga: la configuración apropiada y la instalación del tubo guía de cuñas y el stripper.

B. Canasta de trabajo: Afloje la válvula del indicador de peso del insertador (si está puesta). Revise las cuñas viajeras para verificar su configuración apropiada, la de las inserciones de dados y sistema de plato guía. Revise la condición del cable del guinche y la guía de elevación o tocones, coloque algunos. C. Sistemas de preventores de reventones, tuberías y múltiples:Revise las áreas de sellado para ver si tienen picaduras de corrosión, cortes por flujo, rayaduras, etc. Limpie la grasa, pintura, etc. de las ranuras de los anillos. No se recomienda hacer en el sitio la reparación de bridas, roscado de alojamientos de pernos, o ranuras de anillos dañadas, Inspeccione las cuñas de ariete en sus características de sujeción direccional (arriba, abajo, torsión o sus combinaciones). Verifique el diámetro interior del equipamiento de preventores de reventones, calíbrelo si es necesario. D. Ventana de trabajo: Se requiere una plataforma de trabajo. Inspeccione el sistema del tubo guía, (requerido para el trabajo a presión) para verificar la configuración e instalación apropiadas. E. Sarta de trabajo y componentes: Verifique los grados de dureza de la cañería, la condición del material tubular para las operaciones de introducción y extracción de tubería a presión y revise los certificados de inspección. Los requerimientos de inspección de la sarta de trabajo varían según los operadores. En general, el trabajo a baja presión (3000 psi ó 206.85 bar) requiere por lo menos las siguientes inspecciones, como mínimo: w Inspección visual. w Medida y condición de los hilos de roscas w Calibre A.P.I. total Usualmente, el trabajo de alta presión también requerirá las siguientes inspecciones: 1 Prueba de presión con el fluido recomendado: agua o gas, para anticipar las presiones máximas. 2 EMI (interferencia electromagnética) usando prueba de detección longitudinal y transversal del 10%, para la calibración de la unidad (difícil para tubulares de diámetros menores). 3 Area Especial del Extremo (para trabajos de importancia crítica considere magnetismo en húmedo [Wet mag] o inspección con tintura penetrante).

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Deberán usarse listas de verificación y sentido común, durante el armado y desarmado del equipo.

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ARMADO DEL EQUIPO 1 Antes de efectuar el armado sobre un árbol de producción, deberá reemplazarse los adaptadores roscados o de unión rápida, con una válvula de seguridad a bridas. 2 Conecte los manómetros de presión y dispositivos registradores a las sartas de tubería de revestimiento y la(s) línea(s) de control de la válvula de seguridad SCSSV. 3 Prepare el árbol de producción para conectarlo. Registre las vueltas para el cerrado total de las válvulas del árbol. Enroscar (cerrar) la corona. Enroscar la válvula maestra inferior Enroscar la válvula maestra superior Enroscar la lateral Revise el manual para conocer la operación apropiada. Trabe en posición de abierto con los tapones fusibles. 4 Cuando se monta encima de cañería de perforación con una válvula esclusa adaptadora, se deberá sujetar la válvula a la mesa rotatoria. 5 Ventee cuidadosamente la presión debajo de la tapa del árbol y retírela. Esto podría lograrse desenroscando cuidadosamente el vástago del manómetro. Una vez que la presión empieza a ventearse, detenga el desenroscado hasta que la presión se purgue. Maniobre balanceando el vástago, para ver si se alivia algo más de presión. 6 Conecte el sistema de preventores de reventones, según el programa de trabajo. Inspecciones las empaquetaduras de anillo y limpie las ranuras de los anillos. Use solamente empaquetaduras NUEVAS, de un diseño compatible con los fluidos del pozo. Debe usarse equipo hidráulico de enroscado para los trabajos de importancia crítica.

Los componentes de una unidad de snubbing deben asegurarse para que no occuran movimientos laterales.

7 Instale cables adicionales de rienda o anclaje, por cada 15’ (10.67 m) de altura de la columna. 8 En sitios costafuera, asegure lateralmente el sistema de preventores de reventones en la cubierta principal. Cuando se esté instalando el equipo dentro de una torre de perforación / terminación, las cuñas del equipo pueden ajustarse en el carretel del riser para lograr soporte adicional. 9 Arme el conjunto del marco del gato según el programa de trabajo. Los cables de rienda DEBEN estar asegurados y la unidad nivelada antes de desenganchar la grúa de los cáncamos. Las mangueras de alimentación del gato, usualmente se conectan antes de levantar el marco del gato.

Los cables de rienda o sujeción, minimizan las tensiones de doblado sobre el equipamiento del cabezal del pozo.

Asegure los ganchos de carga con soga o cable de seguridad o su equivalente. A. Deberán usarse un mínimo de cuatro (4) cables guía por cada 30’ (9.14 m), para sujetar la unidad de inserción. B. Debería considerarse poner cables guía adicionales cuando la altura total a la canasta de trabajo es más de unos 35 pies (10.67 m) y / o donde los vientos pudieran ser un factor adverso. C. Los vientos de anclaje deben ser probados a la tracción según las especificaciones API, o conectar los vientos a riostras de la torre de perforación o puntos de anclaje estructural. Para ubicaciones en tierra, deben marcarse los vientos (y la cabeza del poste grúa) con cinta reflectante. 10 Asegúrese que los métodos de escape estén instalados y en condición operativa antes de comenzar la operación de inserción.

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) 11 Se requerirá una unidad de ventana cuando los componentes de la sarta de trabajo no pasen a través de la abertura o las cuñas de la unidad de inserción. 12 Debe instalarse firmemente un tubo guía (tubing) para centrar la tubería en la ventana, para proveer soporte lateral a la tubería de diámetros exteriores menores. Se requiere una plataforma de trabajo y barandas de seguridad cuando se maneja equipo en la ventana. 13 Arme la canasta de trabajo, el guinche, el poste grúa o pluma, el sistema de control de los preventores y otros equipamientos.

14 Efectúe una revisión visual para localizar fugas y repararlas. 15 Asegure todos los recipientes y la tubería que llevará presión, tales como los múltiples, líneas de flujo y tuberías Chicksan con cables, cadenas u otro dispositivo restrictivo. 16 Revise los lubricantes de los motores. Deben disponerse pailas de goteo u otros métodos adecuados para recoger y contener fluidos, alrededor de la base de la columna de inserción, las bombas y los motores. Provéase un método de manejo, almacenaje y disposición de aceites, productos químicos, etc. 17 Abra los desvíos hidráulicos (bypass) y arranque el motor Algunas operaciones requieren una planificación cuidadosa para la ubicación de los vientos de anclaje. (obtenga Permisos para Trabajo en Caliente). Revise para ver si hay fugas y repárelas. 18 Revise los manómetros y medidores del motor y el nivel del depósito de fluido hidráulico. 19 Regule el sistema de presión para permitir la prueba de funcionamiento. 20 Pruebe el funcionamiento de todos los sistemas. Pruebe todas las líneas hidráulicas a la máxima presión de trabajo especificada (sin exceder las 3000 psi o 206.85 bar). 21 Ajuste los sistemas hidráulicos según el programa de operación. Registre las lecturas. 22 Regule la presión y la fuerza del gato (a un máximo del 70% de la carga de pandeo para Cañería Liviana, 80% de la carga de tracción para Cañería Pesada). 23 Regule la presión de contrapeso (normalmente 1500 psi [103.43 bar]). 24 Regule la presión de rotación y la torsión (la torsión recomendada de roscado, corregida por la tracción y compresión tubular, la presión del pozo y la presión interna).

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Donde sea posible, deben proveerse dos métodos de ingreso y escape.

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Debe probarse el sistema de comunicaciones de la canasta de trabajo con el piso.

25 Regular la fuerza de presión / torsión a las torsiones recomendadas para el enroscado. 26 Regule la presión de operación del preventor de reventones a los valores especificados. 27 Regule la presión de las cuñas. 28 Regule la presión del circuito auxiliar. 29 Enjuague internamente el sistema de preventores de reventones, tuberías, bomba y múltiples, con fluido de prueba. 30 Instale los tramos de cañería de prueba con un “zapato de mula” o un protector de roscas metálicas para proteger la conexión. 31 Pruebe a presión (baja, alta) los preventores, las cuñas de inserción y el equipo de múltiples, según el procedimiento escrito. Los preventores podrían operarse a contra- presión para asegurar su buen funcionamiento. (NOTA: La presión interna de la columna aumentará durante esta prueba; controle cuidadosamente la presión de la columna de los preventores de reventones, para evitar que se exceda la presión especificada de trabajo). 32 Pruebe a presión las válvulas de contrapresión (BPV), los conjuntos de acoples, válvulas de seguridad, y otro equipamiento. Los strippers anulares y los preventores anulares deben como mínimo, probarse a 1.25 veces la presión de uso anticipada en el pozo, sin llegar a exceder la presión de trabajo especificada. Las subsiguientes pruebas de preventores deben ser realizadas por lo menos una vez por semana. Durante la introducción y extracción de tubería, debe probarse el funcionamiento de los arietes de seguridad, para revisar si no hay formación de hidratos en la zona superior (en pozos de gas). 33 Instale una “línea de bajada”, si es que los tubulares que van a manejarse son mayores a 2 1/16 de pulgada (52.39 mm) de diámetro externo. 34 Instale equipo de seguridad adicional según sea necesario para manejar fluidos de pozo caústicos, ambiente de H2S, etc., (duchas, lavaojos, sistema de lluvia contra incendio, etc.) 35 Calibre las válvulas de seguridad, reducciones, conjunto de fondo de pozo, y componentes de trabajo de la sarta, según se requiera. 36 Revise el funcionamiento del sistema de comunicaciones y revea las señales de mano o comunicación alternativa. 37 Localice y pruebe el funcionamiento de los sistemas de control de incendios. 38 Instale el conjunto de fondo de pozo en la

columna de los preventores. Efectúe pruebas de flujo (donde sea aplicable). 39 Posicione el conjunto de fondo de pozo 6 pulgadas (152.5 mm) por encima de la válvula de corona / ariete ciego del árbol de producción. La válvula de seguridad SCSSV deberá estar trabada en posición abierta y la presión de línea de control monitoreada durante esta operación. Restablezca los preventores de reventones según la Prueba Shell. 40 Configure los preventores y las válvulas para ingresar a pozo, use el ariete de deslizamiento (stripper) para contener la presión de la columna. Instale las cuñas de Cañería Liviana y de inserción y presurice el sistema de preventores a la presión de cierre del cabezal de pozo. 41 Ingrese al pozo con la sarta de trabajo y efectúe el trabajo según el programa de trabajo. Téngase cuidado al deslizar el conjunto de fondo de pozo a través del equipo de superficie, la válvula de seguridad SCSSV, los niples de perfil, y otros componentes de la sarta de producción. Calibre, cuente y lave la tubería según se requiera. Revise el peso de la sarta de trabajo cada 1000 pies (304.8 m) (levántese un tramo entero). 42 Efectúe el trabajo según la especificación. Moviendo tuberías bajo presión.

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entre arietes. 6 Provea un preventor más del tipo de ariete (que se encuentre en excelentes condiciones) de los que se requieran y colóquelo en el fondo de la columna de preventores de reventones, para seguridad adicional. 7 Instale las líneas igualadoras de presión, en el carrete entre los arietes hasta la salida # 2. permitiendo una fuente perfecta de igualado. 8 Instale un dispositivo regulador de presión en el acumulador, de manera que la presión del acumulador sobre los arietes pueda ser disminuida, según la recomendación del fabricante del preventor de ariete. Esta es una medida crítica para prolongar la vida de los arietes. 9 Pinte una marca de deslizamiento en la cañería a insertar. Esta debería medirse desde el macho de la unión. La distancia de la marca, dependerá de la distancia desde el medio de los arietes deslizantes # 1 y # 2. hasta la mesa rotatoria en el área de trabajo.

La inserción de tubería contra presión es un esfuerzo coordinado.

43 Restablezca la regulación del gato hidráulico cuando: A. La sarta de trabajo pase a Cañería Pesada (o Cañería Liviana, se es aplicable). B. Al cambiar el área efectiva del Gato de Inserción (cambiando de 2 a 4 patas, cambiando la regeneración ingreso / salida).

UN PROCEDIMIENTO GENERAL DE INSERCIÓN 1 Instale la(s) válvula(s) de contra- presión, conectores y/o la válvula de retención. 2 Instale un niple de diámetro liso encima de las válvulas de los preventores de reventones. 3 Instale una válvula de seguridad de apertura plena. 4 Asegúrese que la válvula de seguridad esté abierta antes de que ingrese al pozo. 5 Conecte preventores y carretes adicionales, según se necesite para permitir que la unión quepa

10 Circule o lubrique, sacando todo el gas y reemplácelo con lodo. Este paso es opcional, pero es razonablemente fácil de hacer, y permite que el control del pozo sea mucho más preciso si es que puede lograrse antes de que comience la operación de inserción en sí. 11 Con el ariete de deslizamiento inferior (#2) cerrado, baje la rosca de unión hasta 1 pie (0.3 m) del ariete. 12 Cierre el ariete superior (# 1) por encima de la rosca de unión. 13 Iguale el carrete entre los arietes superior (# 1) e inferior (# 2), 14 Abra el ariete (# 2) debajo de la rosca de unión. 15 Deslice o empuje la cañería en el pozo siendo cuidadoso de no deslizar porciones muy largas, que pueden doblar la cañería. Pare con la siguiente rosca de unión justo encima (1 pie ó 0.3 m) del juego de arietes superiores. NUNCA toque el preventor con la rosca de unión. 16 Cambie de nuevo al ariete # 2. listo para la siguiente rosca de unión. Purgue el gas / lodo por encima del ariete # 2 17 Al bajar un tramo nuevo de cañería en el pozo, es necesario purgar un volumen de fluido, igual al volumen del tubo de acero. También resulta deseable lubricar el exterior de la cañería con un buen lodo de gel, aceite, o una mezcla de aceite con grafito o grasa de buena calidad.

Los procedimientos de inserción pueden variar considerablemente de acuerdo al tipo de trabajo.

C APÍTULO 16

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Esté atento a los siguientes puntos: w Si se fijan las cuñas en una rosca de unión en el modo de cañería liviana, la cañería puede salir despedida del pozo. w Pueden ocurrir fluctuaciones en el peso efectivo de la cañería cuando una rosca de unión pasa a través del deslizador/ preventor anular. El área incrementada puede cambiar bruscamente de cañería pesada a cañería liviana. w Algunas empresas de servicios, insertan la cañería vacía hasta que empieza a flotar. Luego se fijan las cuñas pesadas y se llena la cañería. Las cuñas de inserción pueden entonces se continúa el viaje.

FALLA DEL EQUIPAMIENTO, SUPERFICIE

Complicaciones siempre se esperaran y un plan de contingencia se debe tener.

Durante cualquier operación de inserción, debe siempre recordarse que pueden ocurrir complicaciones y fallas. Pocas operaciones se completan sin incidentes. Pueden tenerse consecuencias desastrosas si es que no se han trazado y discutido planes de contingencia, o si el personal no está familiarizado con las posibles soluciones a los problemas. Cuando se presenta un problema, generalmente prevalece un curso de acción de sentido común. Sin embargo la experiencia, la planificación y los procedimientos de la compañía, podrían dictar las soluciones necesarias. Este es el razonamiento sobre el que se basan las reuniones previas al trabajo y las de seguridad. Los sistemas de inserción de hoy en día están bien equipados para recuperar o retener el control en la eventualidad de una falla de equipo, debido a su capacidad de inyectar tubulares dentro de un pozo presurizado. No obstante que se hacen todos los esfuerzos posibles para minimizar las fuentes de falla, algunas fallas como la rotura de una goma de stripper, de una esclusa deslizante y de un dado de cuña, pueden considerarse como algo que va a pasar. Si ocurre una falla, se requiere una inmediata y calificada acción para minimizar o eliminar efectos secundarios o condiciones peligrosas. Si ocurre una falla, uno o más preventores de reventones deben cerrarse. Mientras haga funcionar más de un preventor, ciérrelos individualmente (no haga funcionar dos a la vez). Si la unidad tiene una unidad de cierre separada (no un circuito separado), los preventores podrán cerrarse en una rápida secuencia. En todas las situaciones, la pérdida o desconectado parcial de los sistemas de control secundario o terciario, debe ser inmediatamente reportada al representante del operador. Las

Las cuadrillas de inserción deben estar en guardia por posibles problemas.

fallas pueden tener consecuencia sobre operaciones simultáneas, desconocidas para la cuadrilla de inserción. Algunas complicaciones y fallas así como las soluciones generales se dan líneas abajo. El personal a cargo del equipo y el representante del operador, deben darle el tratamiento adecuado a cada falla / complicación, sobre una base de caso por caso, fundamentada en los hechos reales, llegando a la solución del problema que sea la más segura, y más factible.

FALLA DE LA UNIDAD DE POTENCIA Deberían tenerse dos unidades de potencia hidráulica disponibles, especialmente en pozos de alta o extrema presión. Como con cualquier operación, se requieren planes de contingencia, y a determinado personal debería asignársele responsabilidades particulares. Si ocurre un paro total de la unidad de potencia en uso, el personal de la canasta de trabajo y el personal de tierra deben desempeñar sus responsabilidades asignadas. Éstas incluyen

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) GRUPO A (PERSONAL DE LA CANASTADE TRABAJO - MÍNIMO DOS PERSONAS) 1 Posicione la rosca de unión con el extremo hembra (box) al nivel de la canasta (si es posible). 2 Cierre tanto las cuñas estacionarias como las viajeras, según se requiera para sujetar la sarta de trabajo. 3 Instale la válvula de conexión en la posición de abierta. 4 Cierre el ariete de seguridad superior (cañería). 5 Cierre los dos arietes deslizantes. 6 Asegure las cargas soportadas por el guinche del contrapeso con una grampa.

GRUPO B (PERSONAL DE TIERERA NORMALMENTE TRES PERSONAS) 1 Trabar el ariete superior de seguridad. 2 Trabar los dos arietes deslizantes. 3 Transferir las mangueras del sistema a la unidad de potencia de respaldo. 4 Arrancar la unidad de potencia de respaldo. 5 Confirmar que todos los circuitos hidráulicos están en condiciones operativas. 6 Regular los sistemas de seguridad y las presiones, según se necesite. 7 Detectar fallas y reparar la unidad de potencia fallada, si es posible. Cuando se cambia el sistema de mangueras y se completan las tareas de re- arrancado del motor, el representante del operador y supervisor de inserción que tenga mayor rango, deben evaluar la capacidad operativa de la unidad para continuar con las actividades de inserción usando o sin usar el equipo de potencia de respaldo. El mal funcionamiento o falla de un sub sistema de la unidad de potencia, que no dé por resultado un paro del equipo, deberá ser evaluado sobre una base individual.

FALLA DE CUÑAS

Las cuñas de potencia son actuadas típicamente 4 o 5 veces por tramo de cañería. Esto puede gastar el filo de los dientes de la cuña. Asimismo los fluidos de terminación o el encostramiento de la herrumbre en las inserciones de dado de las cuñas, pueden ocurrir bastante rápidamente bajo ciertas condiciones. Ambas pueden dar por resultado que las cuñas no tenga un agarre apropiado de la cañería. Puesto que las cuñas son parte de un programa de control de pozo en el trabajo de inserción, debe

darse un cuidado y mantenimientos apropiados a las cuñas, conviriténdose en parte de la operación. Esto incluye el cepillado con cepillos de alambre y el reemplazo de los dados gastados o rotos. Ante la ocurrencia de una falla de cuñas: 1 Cierre inmediatamente las cuñas alternativas o de respaldo (las unidades de inserción tienen un mínimo de dos tazones para operación liviana). 2 Instale la válvula de inserción en la posición de abierta. 3 Cierre los arietes de inserción. 4 Repare, limpie o reemplace el dado de la cuña y déle servicio al tazón, según se requiera. 5 Pruebe la capacidad de soportar carga del tazón de cuñas, transfiriendo la carga con el gato de inserción (los arietes de deslizamiento permanece cerrados). 6 Inspeccione el tazón alternativo para ver la condición de los dados de cuña, puesto que la longitud es usualmente similar. 7 Reanude las operaciones.

FALLA DE LA GOMA DEL STRIPPER

Hablando en forma general, la falla de la goma del stripper es progresiva, comenzando simplemente con una fuga. La presión regulada la goma del stripper, varía de 0 a 3000 psi (0 a 206.85 bar). A medida que la presión de regulación y la del pozo aumentan, la goma del vástago extractor se gastará y puede esperarse la falla. La condición de la cañería, las longitudes, la calidad de la goma, las presiones del pozo, y la composición del fluido de terminación, afectan también la vida de servicio total. Si la fuga en la goma del stripper es severa, puede alterar la presión / fuerza / área, lo suficiente como para afectar significativamente el peso de la sarta. Debe entenderse que la presión que escapa a través de la goma del vástago extractor, puede permitir un flujo de la formación. En la eventualidad de que ocurra una falla de la goma del stripper: 1 Cierre el ariete deslizador superior y las cuñas viajeras pesadas y las de inserción. 2 Posicione la campana (hembra) de la rosca de unión al nivel de la canasta de trabajo, mediante el lubricado con arietes de deslizamiento. 3 Instale una válvula de apertura plena (en posición de abierta), luego ciérrela. 4 Estabilice la presión del pozo. 5 Si se necesita mantener la contra- presión anular predeterminada, puede ajustarse la presión con el estrangulador y la bomba.

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El personal de la canasta de trabajo y el de tierra deben tener la capacidad de responder con rapidez a los problemas.

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En las operaciones a presión no importa cuán pequeño sea un problema, debe ser atendido inmediatamente.

En este punto, el representante del operador y el supervisor de inserción, deben determinar la acción de remediación. Téngase en cuenta que el influjo de fluidos de formación, podría haber ocurrido durante la caída de presión (si es que ha ocurrido una caída de presión). Dependiendo del modo de peso de la sarta de trabajo, pueden recomendarse las siguientes acciones de remediación:

CAÑERIA PESADA

1 Cambie la(s) goma(s) del stripper.

CAÑERÍA LIVIANA - CARRERA DE ENTRADA AL POZO 1 Introducir la cañería en el pozo usando deslizamiento de ariete a ariete hasta que la cañería pase a pesada (si es que no están instalados los arietes de cuñas). 2 Cambie la(s) gomas del stripper.

CAÑERÍA LIVIANA - CARRERA DE EXTRACCIÓN DEL POZO 1 Continúe la carrera de extracción (POOH) usando la elevación de ariete a ariete. 2 Una vez que se haya extraído la cañería del pozo y la válvula ciega o la del árbol esté cerrada, cambie las gomas del stripper. La(s) goma(s) del stripper, pueden cambiarse en el modo de cañería liviana. Deben determinarse primero el modo correcto de peso de sarta (cañería pesada o liviana) y el peso correcto de la sarta. El procedimiento siguiente detalla el servicio que se da al ariete de deslizamiento: 1 Instale la válvula de seguridad en la posición abierta. 2 Estabilice la presión del pozo. (Advertencia: Toda la presión debe ser venteada antes de abrir las puertas del ariete deslizador. Las previsiones en el armado deben permitir la purga de presión hasta cero. La línea de purga debería también ser controlada durante las operaciones de deslizamiento, por el lavado de la válvula).

3 Purgue la presión por encima y por debajo de los arietes deslizantes fallados. 4 Abra los arietes deslizantes. 5 Cambie la(s) goma(s) del ariete, según se requiera. 6 Cierre el ariete deslizador. 7 Iguale el área encima del ariete que sostiene la presión del pozo y debajo del ariete deslizador reparado. 8 Controle para ver si hay fugas. 9 Abra los arietes de seguridad y continúe las operaciones.

FUGAS EN EL ARIETE DE SEGURIDAD O DE TUBERÍA

Cuando un ariete empieza a tener fugas y amerita una reparación, un ariete inferior debe cerrarse para detener la fuga. Usualmente se hará esto con el ariete de seguridad de posición más alta (superior). Si el ariete de seguridad también falla en sellar, entonces: Una unidad de doble carrera larga.

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de Mayor rango del equipo de Inserción, determinarán la severidad de la fuga y el marco de tiempo para trabajar. Estímese el tiempo disponible hasta que ocurra la pérdida de control. Contactar al superintendente de plataforma y la oficina del operador así como al contratista del equipo de inserción. 3 Mantenga contacto por teléfono / radio con la oficina y el superintendente de plataforma. Dependiendo de la severidad y la ubicación de la fuga: w Bombear fluido de workover de ahogo. w Extraer la sarta del pozo (POOH) w Dejar caer la sarta en el pozo. w Cortar intencionalmente la sarta con la cizalla. Hacer referencia a los procedimientos de la lista en la sección de Fugas Externas en el Sistema de Preventores/Cabezal de Pozo, pertinentes a una fuga por debajo del preventores de reventones inferior.

FUGAS EN EL ARIETE CIEGO

Componentes de una unidad hidráulica

1 Cierre el siguiente ariete de seguridad, en posición inmediatamente inferior. 2 Purgue la presión que pudiera estar atrapada entre el ariete de seguridad de sellado que está cerrado y el ariete con fuga. 3 Repare el(los) ariete(s) con fuga, según se requiera. Si ambos arietes de seguridad tienen fuga, y no se tiene otro ariete de seguridad en la columna de preventores de reventones, entonces: 1 Cierre el preventor anular (si es que se lo tiene instalado). 2 Asegúrese de que no hay una rosca de unión en la cavidad del ariete. 3 Revise los sistemas de cerrado de preventores de la unidad. Asegúrese que hay presión adecuada en el fluido. 4 Discuta las acciones a seguir. Si la presión del pozo y los fluidos están todavía con fuga (del sello de la abertura o empaquetadura de anillo), entonces: 1 Haga operaciones de cierre simultáneas, donde sea aplicable. 2 El Representante del Operador y el Supervisor

Las opciones y soluciones para un ariete ciego con fuga pueden variar. La mejor solución es la que funciona bajo la circunstancias del momento. Por lo tanto, la falla debe ser juzgada sobre una base de caso por caso. Las posibles opciones / soluciones, incluyen: w Ciérrese otro dispositivo de cierre de pozo abierto, si es que se tiene alguno disponible (por ejemplo las válvulas del árbol de producción) w Ciérrese la válvula de seguridad (SCSSV). w Ingrésese al pozo con la sarta hasta la profundidad necesaria para circular fluido con peso de matado. w Córrase la sarta en el pozo a la profundidad necesaria para colocar un empaque de tormenta en la tubería de producción o un tapón de prueba en la cabeza de la tubería (cuando se retira el árbol de producción). w Si la columna de preventores de reventones está equipada con un ariete de tubería debajo del ariete ciego con fuga: 1 Correr el pozo con cañería debajo de los arietes de tubería más bajos. 2 Cerrar el ariete de tubería de fondo. 3 Purgar la presión por encima. 4 Abrir y reparar el ariete ciego. w Si es que la columna de los preventores de reventones no está equipada con arietes de tubería debajo del ariete ciego con fuga, pero se tiene suficiente longitud (incluyendo los preventores de reventones) por encima del ariete ciego, para poder acomodar el conjunto de fondo de pozo, u

Si un ariete empieza a tener una fuga y amerita una reparación, un ariete inferior debe cerrarse para detener la fuga.

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otro juego de bloques de arietes ciego o ciegos/ de cizalla están disponibles: 1 Ingrese al pozo con cañería debajo de los arietes de tubería que estén más abajo. 2 Cierre dicho ariete de tubería. 3 Purgue la presión por encima. 4 Equipe el cuerpo del ariete de posición extrema superior (el más alto) con conjuntos de arietes ciegos o ciegos / de corte. 5 Iguale las presiones por encima del ariete de tubería cerrado. 6 Abra los arietes de tubería. 7 Corra el conjunto de fondo de pozo por encima del nuevo ariete ciego. 8 Cierre el nuevo ariete ciego y purgue la presión por encima del mismo. w Efectúe el trabajo de reparación en la columna, según se requiera.

FUGA EXTERNA EN EL SISTEMA DE BOP / CABEZA DE POZO

Si ocurre una falla del sistema, todas las operaciones deben detenerse hasta que se haga la reparación.

Uno de los peores problemas potenciales que pueden ocurrir, es la falla del preventor de reventones o del componente del cabezal de pozo, que permite que la presión escape descontroladamente en la superficie. Ante la eventualidad de una fuga externa mientras la sarta se halla dentro del pozo, las decisiones del mejor curso de acción a tomar, deben estar basadas en: w El caudal de la fuga w La composición del fluido, contenido de gas w Peso de la sarta de trabajo y fuerzas de inserción w Impacto sobre las operaciones simultáneas wPosición relativa del conjunto de fondo de pozo en relación con: 1 La válvula de seguridad de bajo superficie: SCSSV 2 La profundidad total 3 El equipamiento de superficie El representante del operador y el supervisor de inserción, deberán determinar la severidad de las fugas y estimar el tiempo disponible para efectuar la acción de reparación hasta que sea inaceptable la pérdida de control. Todas las operaciones de plataforma deben pararse. Deben establecerse comunicaciones por radio o teléfono con la oficina del operador y si es posible, con la oficina del operador de inserción. Las opciones incluyen: 1 Bombear fluido de terminación con densidad de ahogo o material obturante. A. Inyectar sin purga desde la superficie

B. Circular con la sarta C. Correr en el pozo a una profundidad aceptable para bombear el fluido con densidad de ahogo. w Extraer del pozo o posicionar la sarta por encima de la válvula de seguridad SCSSV y cerrar la válvula de seguridad SCSSV (si está operable). w Dejar caer la sarta en el pozo. w Cortar la sarta de trabajo con la cizalla. Nota: Después de consultar con el supervisor de inserción y con la oficina (si es que las consideraciones de seguridad lo permiten), es de responsabilidad del representante del operador tomar la decisión de cortar con cizalla y/o dejar caer la sarta.

FUGA EXTERNA DURANTE TRABAJOS CON CABLE A TRAVÉS DE LA UNIDAD DE INSERCIÓN

En el caso de que ocurra una fuga externa debajo de la válvula de la línea de cable instalada en el lubricador, el representante del operador y el supervisor del operador de línea de cable, deben decidir la línea de acción a tomar. Las opciones son, básicamente, el sacar la línea de cable o dejarla caer. La decisión generalmente se basa en la severidad de la fuga, la cantidad de cable que hay en el pozo, los tipos de herramientas (por ejemplo radio- isótopos) y las políticas de contingencia de la empresa. Si se ha tomado la decisión de cortar la línea de cable, la columna de preventores de inserción está usualmente equipada con uno o más arietes de corte para respaldar los arietes de corte de la línea de cable, que podrían estar provistos con la unidad de línea de cable. Una vez cortada, los arietes ciegos de los preventores de inserción, o las válvulas del arbolito podrían cerrarse y se discutirán entonces las acciones posteriores.

FALLA DEL SISTEMA DE ESTRANGULADORES Existen varias causas que llevan a una falla del sistema de estranguladores. La circulación bajo presión puede eventualmente llevar a una falla de estranguladores. Las fallas de los sistemas de estranguladores, usualmente consisten en: w Desgaste de los estranguladores por causa de fluidos abrasivos, altas presiones, desgaste del equipo, o una combinación de las mismas. w Rotura de línea o fuga del conjunto de preventores de reventones. w Taponamiento de la línea resultante por un contenido excesivo de sólidos o formación de hielo. El curso de acción deberá consistir en los

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) siguientes pasos: 1 Posicione la sarta de trabajo abajo, sin tocar el fondo. 2 Continúe circulando a través del estrangulador secundario y/o la línea. 3 Repare él (los) estrangulador(es) o línea, según sea necesario. 4 Reanude la operación normal usando el estrangulador primario y la línea.

REVENTÓN INTERNO Un reventón interno de la sarta puede deberse a varias razones, tales como: la sarta que se parte por debajo de la columna de preventores de reventones, falla de la válvula de contrapresión, falla de la válvula de seguridad, o un agujero en la sarta. Los pasos para recuperar el control de un reventón interno son: 1 Tan rápidamente como sea posible: A. Posicione la caja (o hembra) de una rosca de unión en el canasto de trabajo. B. Cierre el tazón de cuñas viajeras pesadas y de inserción. C. Cierre un ariete de inserción. D. Instale y cierre la válvula de seguridad. 2 Si no puede instalar la válvula de seguridad,

se tienen disponibles otras opciones, dependiendo de: A. La velocidad del flujo del fluido B. La composición del fluido (peligro de incendio, corte por arena). C. Operaciones simultáneas. D. Factor tiempo. Las siguientes opciones pueden considerarse: Cortar la sarta. Soltar la sarta 3 Asegure la sarta de trabajo en la columna. Si el conjunto de preventores de reventones está equipado con un ariete de tubería debajo de un ariete ciego, puede implementarse el siguiente procedimiento: A. Seleccione la rosca de unión para librar (backoff) y posiciónela al nivel de la canasta de trabajo. B. Afloje la torsión con una llave hidráulica y vuelva a aplicarse torsión a mano. C. Cuelgue la sarta en el ariete de tubería debajo del ariete ciego. Si la cañería está “liviana”, debe usarse un ariete de cuñas (posicionado también debajo del ariete ciego). D. Asegúrse que las cuñas viajeras pesadas y las de inserción, estén fijadas en el tramo de sujeción. (Advertencia: Después de desenroscar la sarta, el (los) restante(s) tramo(s) estarán “livianos” y el sistema de cuñas de la unidad de inserción debe hallarse en la modalidad de inserción para evitar la expulsión de la tubería.). E. Enganche la mesa rotatoria y desenrosque la unión de asentada. (Véase la advertencia en D.) F. Suba, para despejar el ariete ciego. G. Corte el flujo cerrando el ariete ciego. H. Instale y cierre una válvula de seguridad encima del nuevo tramo de sujeción. I. Posicione el tramo de sujeción en la columna de preventores de reventones, encima de los arietes ciegos, cierre el ariete de deslizamiento, iguale las presiones. J. Abra el ariete ciego. K. Atorníllelo en la sarta de trabajo en la columna bajo presión, con el tramo de sujeción. L. Reanude las operaciones normales.

Un equipo de inserción en pleno trabajo.

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Deben tomarse acciones correctas y decisivas cuando ocurre una falla.

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FALLA DE EQUIPO, BAJO SUPERFICIE Es necesario hacer revisiones periódicas de las posibles complicaciones, para tener una respuesta apropiada cuando se presente un problema.

FALLA DE LA VÁLVULA DE CONTRAPRESIÓN

Normalmente se usan dos conjuntos de válvulas de contra - presión para las operaciones de inserción, para controlar la presión dentro de la cañería. La más común es la válvula de contrapresión de tipo de bola y asiento. La falla de estas válvulas ocurrirá después de un período prolongado de bombeo y uso. Por esta razón, deben incluirse niples para línea de cable en los conjuntos de fondo de pozo. Esto permitirá el fijado de obturadores o bombear a través de tapones si es que falla la válvula de contrapresión. La presión dentro de la sarta de tubería puede ser una indicación de una válvula de contrapresión que tiene fuga, especialmente cuando el peso de la sarta es el correcto y es improbable que haya tubería partida. Ante la eventualidad de que hubiera presión y flujo a través de la válvula de contrapresión, pueden usarse los siguientes procedimientos. 1 Posicione la conexión hembra de la sarta a nivel de la canasta de trabajo e instale la válvula de seguridad en la posición de abierta. 2 Cierre la válvula de seguridad. 3 Verifique el peso de la sarta. 4 Conecte la línea de circulación. 5 Trate de eliminar la basura del asiento de la válvula de contrapresión, abriendo la válvula de seguridad y alternativamente bombear a través de la misma y purgar la contrapresión varias veces. 6 Baje la última rosca de unión de tramo que se corrió en el pozo hasta el área de la ventana del gato y revise si hay fugas. Si la pérdida no es evidente en la unión, posicione la sarta de nuevo a nivel de la canasta. Prepare como para fijar el primer tapón usando bombeo o línea de cable. 7 Bombee el tapón, o córralo con cable. 8 Una vez que el tapón está fijado, purgue la tubería. 9 Si la presión indica que el tapón no está sellando, repita el paso anterior con el segundo tapón. 10 Si el segundo tapón no se asienta y sella, deben buscarse otras fuentes de falla y procedimientos de reparación. Los procedimientos alternativos incluyen lo siguiente: w Bombeo de fluido de ahogo. w Puede instalarse una Inside BOP (Válvula Gray) en la sarta de trabajo, abrir la válvula de seguridad de apertura plena y la sarta ser corrida hasta el fondo para bombear fluido de ahogo.

SARTA PARTIDA

El corte de la sarta debajo del conjunto de preventores puede ser causado por varios factores. Entre estos se incluyen el arrastre o falla de una rosca de unión, tubería defectuosa, cortes en la tubería durante el fresado de obstrucciones pozo abajo y fuerzas de tracción o torsión que excedan los valores de trabajo especificados para la sarta. Es probable que el corte esté por encima de los niples de asiento de la sarta. Matar el pozo es una muy buena solución, pero si la tubería se parte a poca profundidad, o no se desea ahogar la sarta, podrá considerarse el siguiente procedimiento: w Instale y cierre la válvula de seguridad. w Fije las cuñas viajeras pesadas, y las de inserción. w Cierre los arietes de inserción. w Arme la línea de registros eléctricos ú otras herramientas, establezca el extremo de la tubería y el centrado de la tubería. w Instale por lo menos dos tapones puente en el último tramo. w Purgue la tubería, baje la línea de registros eléctricos. w Saque la sarta del pozo. w Haga la pesca según se requiera.

LAVADURA DE UNA UNIÓN

Cuando se produce una lavadura de una unión en la sarta, pueden considerarse los siguientes procedimientos: 1 Estime la profundidad y la severidad de la lavadura usando los sistemas de línea de cable, si están disponibles. 2 Bombee fluido de ahogo, o con material de obturante. 3 Si no es posible el bombeo con densidad de ahogo o no se desea hacerlo, entonces puede considerarse el uso de los sistemas de líneas de cable para: A. Coloque empaquetadores en tandem de aislamiento sobre el orificio de la tubería, permitiendo la reanudación de la circulación. B. Coloque tapones puente en la tubería por encima de la lavadura. Una vez que se ha sellado el orificio, la sarta puede extraerse hasta que el agujero o lavadura esté un poco debajo de la columna de preventores de reventones. [Advertencia: Se requiere conocer la ubicación exacta del (los) tapón(es) y las profundidades en el pozo]. El personal de la canasta de trabajo podría estar expuesto a presión atrapada en la sarta de trabajo, si es que se cometen errores en la cuenta de longitud de la tubería. Si se tienen asentados dos tapones, recuérdese que la presión atrapada entre los tapones podría ser igual o exceder la

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) fuerza hidrostática a las profundidades donde se encontraban los tapones. Cuando se usan dos tapones, el método de agujereado a presión pueden usarse para purgar la presión atrapada de manera segura. Para retirar el tramo fallado: 1 Continúe sacando cañería del pozo hasta se ubique la lavadura entre arietes de inserción. 2 Cierre el ariete de inserción inferior. 3 Purgue la presión interna de la sarta, hasta un valor cero (asumiendo que la válvula de contrapresión en la sarta está reteniendo apropiadamente). 4 Suba la lavadura a la zona de la canasta de trabajo. 5 Reemplace el(los) tramo(s) lavado(s) y reanude las operaciones.

FALLA DEL EQUIPAMIENTO, RESPONSABILIDAD DEL PERSONAL CIERRE ACCIDENTAL DE LOS ARIETES CIEGOS O DE TAMAÑO MENOR Puede causarse daño a la cañería si el ariete ciego, o un ariete de cañería de diámetro menor, se cierra alrededor de la cañería. La tubería de este modo aplastada o dividida, puede llevar a que la sarta se parta y/o se estableza comunicación con el espacio anular. Si esto ocurriera: 1 Fije inmediatamente las cuñas de inserción viajeras y pesadas. 2 Instale y cierre la válvula de seguridad. 3 Fije los arietes de cuña (si están en el equipo). 4 Cierre ambos arietes de inserción. 5 Informe al representante del operador 6 Convoque a una reunión de emergencia para determinar el curso de acción. Entre los criterios de decisión, se incluyen: w Presiones de pozo - espacio anular/ sarta de trabajo. w Posibilidad de ingresar con línea de cable a través de la sarta. w Posibilidad de circular. w Posibilidad de sostener el peso de la sarta. w Longitud de inserción a través de la columna de preventores. w Factores de pandeo si la cañería está “liviana”.

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CAÍDA ACCIDENTAL DE LA SARTA

La mayoría de los sistemas de inserción, están equipados con un mínimo de dos tazones de cuñas para el modo de cañería “pesada” y tres tazones de cuñas para la modalidad de cañería “liviana”. El sistema de control de las cuñas deberá estar trabado con sistemas de trabado cruzado. Si una falla de cuñas o un error del personal provoca que se pierda la sarta, la acción de reparación es la siguiente: 1 Cierre los arietes ciegos para detener el flujo y contener la presión. 2 Cierre la válvula de pistoneo del arbolito de producción (si es aplicable). 3 Pesque la sarta perdida, según se requiera.

SUELTA DE LA SARTA DE TRABAJO

Algunos procedimientos de contingencia requieren de la suelta intencional de la sarta. Se asume que se dan tolerancias para que la sarta de trabajo tenga suficiente holgura para caer en el pozo, desalojando el equipo de superficie. Líneas abajo, se explican estos procedimientos. El procedimiento está divido en dos secciones, para modalidad de cañería “pesada” o “liviana”.

CAÑERÍA “PESADA” 1 Si es posible, instale una válvula de seguridad abierta. 2 Posicione la unión a desenroscar a nivel de la canasta de trabajo, abra con las llaves, luego reajuste a mano. 3 Baje la conexión sin torque y cuélguela por encima de los arietes de cuña, el ariete de inserción inferior o un ariete de tubería de seguridad. 4 Cierre la válvula de seguridad (si es que está instalada). 5 Cierre las cuñas viajeras pesadas y las cuñas viajeras de inserción. PRECAUCIÓN: después de desenroscar la sarta, los restantes tramos serán cañería liviana y el sistema de la unidad de cuñas de inserción debe hallarse en la modalidad de inserción, para evitar la expulsión de la cañería. 6 Use la mesa rotary y desenrosque la conexión aflojada previamente. 7 Recoja la sarta de trabajo para despejar (1 a 3 pies ó 03 a 091 m). 8 Abra todos los arietes debajo del ariete usado para colgar la sarta. 9 Abra los arietes de colgado y suelte la sarta. 10 Después que la sarta ha pasado el sistema de preventores de reventones y el árbol de producción, cierre los arietes ciegos, luego cierre las válvulas del árbol.

El buen entrenamiento de la cuadrilla y un mantenimiento apropiado del equipamiento, reducirán las posibilidades de que ocurran fallas.

C APÍTULO 16

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CAÑERÍA “LIVIANA”

La decisión de dejar caer la sarta en la modalidad de cañería liviana, debe tomar en cuenta la velocidad de flujo y el volumen de la fuga. El procedimiento de dejar caer la cañería, es el mismo que el descrito líneas arriba, con la excepción que después del desenrosque, podría requerirse bombear fluido dentro del área entre los dos arietes de inserción (o alimentarlo a través de la línea de igualado de presiones). Esto igualará las presiones y cancelará las fuerzas de inserción en la sección que se dejará caer. En algunas circunstancias la velocidad de flujo superficial a través de una fuga, puede en realidad evitar que la sarta caiga después del desenrosque, debido a la presión diferencial desarrollada por el flujo.

CORTE DE LA SARTA DE TRABAJO

Debe hacerse hincapié en el trabajo en equipo y la comunicación, antes del inicio de toda operación.

El cortado de la tubería o sarta de trabajo, solamente debe realizarse después de haber considerado medios alternativos, diferentes de activar el sistema de ariete de corte. Dependiendo de las circunstancias, podría ser que no sea posible seguir todos los pasos de la lista antes de efectuar el corte. Un procedimiento para cortar la tubería: 1 Si es posible, instale y cierre la válvula de seguridad. 2 La sarta debe estar libre de todo el equipo de superficie cuando se esté cortando la cañería. Retrocédase del fondo lo suficiente como para permitir que la sarta suelta pase sin tocar el equipo de superficie. 3 Confirme la ubicación de la rosca de unión en el conjunto de preventores de reventones, para asegurarse que no se halla en el camino de los arietes de cañería. 4 Cierre uno de los arietes de inserción. 5 Fije tanto las cuñas viajeras pesadas como las de inserción. Recuerde que una vez que la cañería está cortada, el (los) restante(s) tramo(s) será(n) cañería liviana. Esto requiere que el sistema de cuñas de la unidad de inserción se halle en la modalidad de inserción, para evitar que la tubería sea expulsada del pozo. 6 Cierre los arietes de corte y corte la cañería. 7 Si los arietes de corte no sellan, los arietes ciegos deben cerrarse. Para esto puede requerir recoger el tramo superior para liberar los arietes ciegos. 8 Purgue la presión por encima del ariete de corte o el ariete ciego para confirmar el sellado exitoso. 9 Cierre y cuente las vueltas en las válvulas del arbolito de producción, para confirmar que la sarta de trabajo ha caído.

OPERACIONES EN PLATAFORMA

Al trabajar sobre un pozo en una plataforma, debe recordarse que hay otros pozos produciendo mientras usted está haciendo su trabajo. Si es que tendría que ocurrir una secuencia de cierre de pozo por alguna razón, (por ejemplo por fuga en la línea, falla de pluma o grúa, incendio, derrame de petróleo cualquier otro líquido inflamable sobre la cubierta, etc.) se requiere una reacción rápida de la cuadrilla de inserción para asegurar y cerrar la unidad de inserción. Esto se hace para prevenir o reducir que la acción del sistema de inserción contribuya a los peligros consecuentes. Los simulacros de cierre de emergencia y los procedimientos deben practicarse. Como mínimo, deben consistir en las siguientes acciones: 1 Posicione la unión hembra de la tubería al nivel de la canasta de trabajo. Esto podría no ser posible si un peligro de incendio aconseja el inmediato cierre de la unidad de potencia. 2 Asegura inmediatamente la cañería, fijando las cuñas. Las cuñas deben asegurar la sarta tanto en la modalidad de cañería pesada como liviana. 3 Instale la válvula de seguridad abierta, luego ciérrela. Si se está circulando, detenga la circulación, a menos que esto vaya a causar complicaciones. 4 Cierre las válvulas ecualizadoras y de purga. 5 Cierre los arietes de inserción y el ariete superior de seguridad/ parcial. 6 Trabe el ariete superior y los arietes de inserción. 7 Asegure el contrapeso y las cargas colgantes. 8 Apague los motores. 9 Cierre las válvulas a esclusa en el conjunto de preventores de reventones y el manifold del estrangulador. 10 Informe al representante del operador y pida instrucciones ulteriores.

RESUMEN Desde su concepción original como un dispositivo para forzar cañería dentro del pozo bajo presión, hasta las unidades hidráulicas de terminación (HWO) de hoy, la unidad de inserción se ha convertido en una alternativa viable para las operaciones de reparación. La seguridad y la precaución son importantes durante cualquier actividad, especialmente cuando se está trabajando sobre pozos vivos. El mantenimiento del equipo y los preventores de reventones resulta de importancia crucial. t

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING )

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CALCULOS DE INSERCIÓN PRESIÓN ÁREA Y FUERZA La presión, ya sea la de una bomba, la hidrostática, de formación, de fricción, diferencial o mecánica, ejerce una fuerza sobre una superficie o área. Para hallar la fuerza ejercida sobre una superficie, multiplique la presión por la superficie. Este cálculo es importante para el deslizamiento / inserción. La cañería se mueve dentro del pozo contra la presión. Para que la cañería sea deslizada / insertada contra esta fuerza, deberá ejercerse una fuerza mayor (peso de la cañería, fuerza de inserción). Los cálculos siguientes pueden ayudar a entender las relaciones entre presión / fuerza / área. F=PxA Donde: F = Fuerza (lbs ó kg) P = Presión (psi ó bar) A = Area (pulgadas cuadradas [pulgadas²] ó mm²)

Los arietes ciegos están cerrados, y el diámetro de la columna y los arietes es de 10” (254 mm). Se tiene una presión de 40 psi (2.76 bar) en la columna. ¿Cuánta fuerza representan éstas condiciones? La solución es primero calcular el área. Esto se hace usando la ecuación: A = D² x 0.7854 Donde: A = Area (pulgadas²) [mm²] D = Diámetro de la columna (pulgadas) [mm] 0.7854 = Factor de conversión, obtenido de resolver A = D² × p ÷ 4 (p = 3.14159), la relación de la circunferencia al diámetro de un círculo). Si tomamos p y lo dividimos por 4. obtenemos 0.7854 Area

= D² × 0.7854 = (10)² × 0.7854 = 100 × 0.7854 = 78.5 pulgadas²

Area

= D² × 0.7855 = (254)² × 0.7854 = 64.516 × 0.7854

= 50.645 mm² Ahora podemos resolver la ecuación de la fuerza: Fuerza

= P x A = 40 x 78.54 = 3142 lbs. de fuerza

Fuerza

=P×A = 2.76 x 50645 x 0.0102

=1425.76 kg de fuerza ¡Imagine que hubiera pasado si el conjunto se abriera sin revisar por presión atrapada!

F = P x A, es la base para la teoría de la inserción.

C APÍTULO 16

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HIDRÁULICA DEL CAMPO PETROLERO En hidráulica usamos el término de fuerzas opuestas. Para ilustrar esto, junte sus puños al frente de su pecho. Cuando usted aplica igual fuerza en cada puño, usted no mueve nada. El movimiento ocurre cuando una fuerza es mayor que la otra. Esto se llama diferencial de fuerza. La fuerza diferencial puede provenir de diferentes presiones actuando en la misma área en pulgadas², o puede ser la misma presión actuando en áreas de diferentes pulgadas². Si la fuerza diferencial es suficiente, puede levantar o mover un objeto. Si no hay suficiente fuerza para mover el objeto, causará tensión o compresión en el mismo. Para ilustrar esto: Todos percibimos que nuestros automóviles están suspendidos sobre la presión de aire de los neumáticos. Asumamos que un automóvil pesa 3000 lbs (1360.8 kg) y que la presión de aire en los neumáticos es de 30 psi (2.07 bar). La fuerza de la presión de aire de 30 psi (2.07 bar) actúa en el área de pulgadas² de las ruedas que tocan el suelo y resisten el peso del automóvil. En este ejemplo la fuerza de 30 psi (2.07 bar) tendría que ejercerse sobre 100 pulgadas² de área de neumático a - suelo para lograr esto. Podemos hacer los cálculos: F =P×A Para resolver en A (área) Área

=F/P = 3000 / 30 = 100 pulgadas cuadradas de superficie de neumáticos

Area

= F / P = 1360.8 / 2.07 x 98.04 = 64450.6 milímetros cuadrados de área superficial

Si el peso se dividiera igualmente entre los cuatro neumáticos el requerimiento necesario para resistir este auto sería de 25 pulgadas cuadradas (16129 mm2) por cada neumático que se apoya en el suelo con 30 psi (2.07 bar) en los neumáticos. Obviamente, que si la presión en los neumáticos subiera, el número de pulgadas cuadradas (mm2) que tocan el suelo, bajaría y viceversa. La fuerza, la presión y el área forman la base de la hidráulica. En la figura 1, existe la misma presión en ambos lados. Puesto que las áreas son las mismas y las presiones son las mismas, no habrá ningún movimiento neto. En la figura 2. la fuerza en el lado A es la mitad de la del lado B. El área del lado A es el doble de la del lado B. La Fuerza - Area en ambos lados es igual, de manera que no hay movimiento neto. En la figura 3. ¿habría algún movimiento?; y si es así, ¿en cuál dirección?

1 LADO A

.

pulg.²

LADO B

pulg.²

.

2 LADO A

pulg.²

LADO B

pulg.²

.

3 LADO A

pulg.²

LADO B

pulg.²

.

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) EJEMPLO 2

Aplicación práctica: Un packer de producción fue fijado en una cañería de revestimiento de 7” (177.8 mm) de diámetro externo, y 6” (152.4 mm) de diámetro interno, a 10000’ (3048 m). Se tiene una tubería de tipo EUE (tubo con extremos exteriores de mayor espesor) de 2 7/8” (73.03 mm), 6.5 libras por pie (9.67 kg/m) desde el árbol hasta el packer. El espacio anular está lleno con agua salada de 9.5 libras por galón (1139 kg/m³). La presión de formación se estimó en 5500 psi(379.2 bar). ¿Cuál es la fuerza diferencial justo en el packer, y en qué dirección? Usando las ecuaciones de Fuerza - área, podemos calcular la fuerza arriba y la fuerza abajo. Primero resolvamos la presión hidrostática. Presión hidrostática

= Profundidadpvv x Densidadppg x 0.052 = 10000 x 9.5 x 0.052 = 4940 psi

Presión hidrostática

= ProfundidadmPVV x MWkg/m³ x 0.0000981 = 3048 x 1139 x 0.0000981

= 340.57 bar Utilizando las ecuaciones de Fuerza / Área, se pueden calcular las fuerzas arriba y abajo. Segundo, resolvemos por el área hidráulica en la que se está ejerciendo la fuerza: Area: = D² x 0.7854 = {(DI csg)² - DE tbg)²} x 0.7854 = {6 x 6) - (2 7/8 x 2 7/8)} x 0.7854 = {36 - 8.26) x 0.7854 = 27.74 x 0.7854 = 21.77 pulgadas² Area = D² x 0.785 = {(DI csg)² - DE tbg)²} x 0.7854 = {152.4 x 152.4) - (73.03 x 73.03)} x 0.7854 = {23225.7 - 5333.4) x 0.785 4 = 17892.3 x 0.7854 = 14053 mm² Siguiendo, resolvamos por la fuerza hacia abajo: Fuerza

= P x A = 4940 x 21.77 = 107543 libras de fuerza hacia abajo

Fuerza

= P x A = 340.57 x 14053 x 00102 = 48817 kg de fuerza hacia abajo

(Nota: 1 bar = 0.0102 Kg./mm²)

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Use los mismos pasos para calcular la fuerza hacia arriba. La presión de la formación es de 5..500 psi. P = 5500 psi (379.23 bar) El área hidráulica es la misma. A = 21.77 pulgadas cuadradas (14045 mm²) Ahora, resolvamos para la fuerza hacia arriba: Fuerza

= P x A = 5500 x 21.77 = 119735 lbs de fuerza hacia arriba

Fuerza

= P x A = 379.23 bar x 14405 mm² x 0.0102 = 54328 kg de fuerza hacia arriba

La fuerza diferencial (hacia abajo, hacia arriba) es: Fuerza diferencial

= Fuerza hacia arriba - Fuerza hacia abajo = 119735 - 107534 (54282 kg - 48748 kg) = 12192 lbs hacia arriba (5534 kg hacia arriba)

CÁLCULOS DE LA FUERZA DE INSERCIÓN Puesto que ahora podemos calcular la fuerza hacia arriba y hacia abajo, podemos calcular qué peso de cañería y que cantidad de fuerza de inserción se requeriría para insertarla dentro del pozo. Para calcular el peso de la cañería a insertar en el pozo contra la presión del pozo, use los cálculos de presión y área. A = D² x 0.7854 y F = P x A Estos cálculos pueden combinarse, como: F = P x D² x 0.7854

EJEMPLO 3 Si el pozo tiene una presión de 450 psi (31.03 bar), ¿cuánto peso de cañería sería necesario para que la tubería permanezca estática contra la fuerzas del pozo? Asumamos tubería de 2 7/8” (73.03 mm) de diámetro, con peso de 6.5 libras por pie (9.67 kg/m). El preventor tiene un diámetro interior de 10” (254 mm). Usando los cálculos de líneas arriba: Fuerza

= P x D² x 0.785 = 450 x (2 7/8 x 2 7/8) x 0.785 = 450 x 8.26 x 0.785 = 2918 lbs de peso de cañería

Fuerza

= P x D² x 0.008 = 31.03 x (73.03 x 73.03) x 0.008 = 31.03 x 5533.4 x 0.008 = 1322.9 kg de peso de cañería

(Nota: 0.008 es por redondeo de decimales)

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) Con un peso de 6.5 libras por pie (9.67 kg/m), esto representa más de 448 pies (136.55 m) de cañería. Resulta obvio ver que la sarta no tiene el peso necesario para penetrar y debe ser insertada dentro del pozo. En este ejemplo una fuerza de inserción de por lo menos 2918 lbs (1323.61 kg) debe ser generada para vencer las presiones del pozo. Deben tomarse en cuenta otros factores, al calcular la fuerza de inserción. Estos factores son el factor de fricción de la cañería en movimiento a través del preventor, la fricción en el pozo, y la flotabilidad de la cañería en el fluido. Además de la presión del pozo que tiene que vencer, se requiere también fuerza para superar la resistencia por fricción del preventor de reventones, o gomas de inserción. La magnitud de la resistencia por fricción que debe superarse, depende mucho del tamaño de la cañería, los preventores de reventones que se estén usando, y la presión del pozo. La presión del pozo es quizá el factor de importancia más crítica. A medida que la presión del pozo aumenta, toma mayor fuerza deslizar la cañería a través de la columna de los preventores de reventones. La mayor parte de los preventores que se hallan en uso, están energizados por el propio pozo. Una vez cerrados, la presión del pozo los sella aún más fuertemente. Otra resistencia por fricción que debe considerarse es la fricción que tiene que vencerse a lo largo de la cañería en contacto con la pared del pozo. Los pozos con alto grado de desviación, podrían tener una magnitud de fricción considerable que debe superarse. Bajo condiciones normales (sin presión de pozo), el peso de la cañería dentro del fluido es más que adecuada para hundirla en el fluido. En situaciones de presión, la flotabilidad de la cañería, es compensada por la presión del pozo. Esta es la razón fundamental de hacer la inserción. Cuando el peso “flotado” de la cañería iguala a la fuerza de presión / área del pozo, la cañería alcanza el punto neutro donde deja de requerir fuerza de empuje para penetrar al pozo. Calcule el peso “flotado” de la sarta, si la cañería se halla vacía (omita el peso del aire, ignore la fricción de los preventores y acoplamientos). W = L x (Pesolineal - {(DE) 2 x 00408 x Densidad}) Donde: W = Cantidad de peso efectivo (lbs) [kg] L = Longitud de cañería dentro del fluido en el pozo (pies) [m] Peso lineal = el peso por pie (m) de la cañería en el aire (lbs/pie) [kg/m] 0.0408 = Factor de conversión de capacidad para obtener galones por pie [0.000000785 m³ /m] Densidad = densidad del fluido en el pozo (libras por galón) [kg/m³]

EJEMPLO 4 ¿Cuál es el peso efectivo de la sarta (lbs) [kg], con 279 pies (850 m) de cañería de 2 7/8” (73 mm), con peso de 6.5 lbs/ pie (9.67 kg/m), en un fluido con una densidad de 13.2 libras por galón (1584 kg/m³)? Peso

= L x (Pesolineal - {(DE)² x 0.0408 x Densidad}) = 279 x [65 - {(2.875 x 2.875) x 0.0408 x 13.2}] = 279 x [6.5 - {8.26 x 0.0408 x 13.2}] = 279 x [6.5 - 4.45] = 279 x 2.05 = 572 lbs “flotadas”

Peso

= L x (Pesolineal - {(DE)² x 0.000000785 x Densidad}) = 85.0 x [967 - {(73 x 73) x 0000000785 x 1584}] = 85.0 x [9.67 - {5329 x 0.000000785 x 1584}] = 85.0 x [9.67 - 6.62] = 85.0 x 3.04 = 258.7 kg “flotados”

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C APÍTULO 16

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Si la cañería tiene fluido dentro, pesará efectivamente más que la cañería vacía. Este aumento en peso efectivo de la sarta (la del último cálculo), puede calcularse como: Wi

= L x (DI)² x 0.048 x Densidad

Donde: Wi

= Aumento efectivo del peso de la sarta (lbs) [kg], por el llenado de la cañería.

L

= Longitud de la cañería con en fluido adentro (pies) [m]

DI

= Diámetro interior de la cañería (pulgadas) [mm]

0.0408

= Factor de conversión de capacidad para obtener galones cilíndricos por pie [.000000785]

Densidad = Peso del fluido en la cañería (libras por galón) [kg/m³]

EJEMPLO 5 ¿Cuál es el aumento en el peso efectivo de la sarta (lbs) [kg], para 279 pies (85.04 m) de cañería de 2 7/8” (73.03 mm) de diámetro externo, y 2.441” (62 mm) de diámetro interno, con peso de 6.5 lbs/ pie (9.67 kg/m), lleno con un fluido con una densidad de 13.2 libras por galón (1584 kg/m³)? Use la fórmula: Aumento de peso

= L x (DI)² x 0.0408 x Densidad = 279 x (2.441) 2 x 0.0408 x 13.2 = 279 x (2.441 x 2.441) x 0.0408 x 13.2 = 279 x 5.95 x 0.0408 = 894 lbs

Aumento de peso

= L x (DI)² x 0.000000785 x Densidad = 85.04 x (62)² x 0.000000785 x 1584 = 85.04 x (62 x 62) x 0.000000785 x 1584 = 85.04 x 3844 x 0.000000785 x 1584 = 406.47 kg

Cuando la sarta está llena con un fluido de diferente densidad que la del fluido del interior del pozo, el peso efectivo puede calcularse por la siguiente ecuación: Wd

= L x [Pesolineal - {(DE)² x 0.0408 x Densidad1} + {(DI)² x 0.0408 x Densidad²}]

Donde: Wd

= Peso “flotado” de cañería en el pozo (lbs) [kg] con contenido interno de fluido diferente

L

= longitud de cañería dentro del fluido del pozo (pies) [m]

Pesolineal = El peso de la cañería por pie (lbs/ft) [kg/m] 0.0408

= Factor de conversión de capacidad para obtener galones cilíndricos por pie [0.000000785]

Densidad1 = Densidad del fluido que hay dentro del pozo (libras por galón) [kg/m³] DI

= Diámetro interno de la cañería (pulgadas) [mm]

Densidad2 = Densidad del fluido dentro de la cañería (libras por galón) [kg/m³]

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) EJEMPLO 6

¿Cuál es el peso efectivo (lbs) [kg] para 560 pies (170.7 m) de tubería de 3 1⁄2” (88.9 mm) de diámetro externo, 2.602” (66 mm) de diámetro interno, con peso de 15.5 lbs/pie (23.07 kg/m), en un pozo con el espacio anular lleno de un fluido de 9.6 libras por galón (1152 kg/ m³), teniendo la sarta de tubería llena de un fluido de 10.2 libras por galón (1224 kg/m³)? Wd

= L x [Pesolineal - {(DE)² x 0.0408 x Densidad1} + {(DI)² x 0.0408 x Densidad²}] = 560 x [15.5 - {(3.5)² x 0.0408 x 9.6} + {(2.602)² x 0.0408 x 10.2}] = 560 x [15.5 - {(3.5 x 3.5) x 0.0408 x 9.6} + {(2.602 x 2.602) x 0.0408 x 10.2}] = 560 x [15.5 - {(12.25) x 0.0408 x 9.6} + {(6.77) x 0.0408 x 10.2}] = 560 x [15.5 - {12.25 x 0.0408 x 9.6} + {6.77 x 0.0408 x 10.2}] = 560 x [15.5 - {4.79 + 2.8}] = 560 x [15.5 - 4.79 + 2.8] = 560 x 13.51 = 7565.6 lbs Wd

= L x [Pesolineal - {(DE)² x 0.000000785 x Densidad} + {(DI)² x 0.000000785 x Densidad²}] = 170.7 x [23.07 - {(88.9)² x 0.000000785 x 1152} + {(66)² x 0.000000785 x .,224}] = 170.7 x [23.07 - {(88.9 x 88.9) x 0.000000785 x 1152} + {(66 x 66) x 0.000000785 x 1224}] = 170.7 x [23.07 - {(7903) x 0.000000785 x 1152} + {(4356) x 0.000000785 x 1224}] = 170.7 x [23.07 - {7903 x 0.000000785 x 1152} + {4356 x 0.000000785 x 1224}] = 170.7 x [23.07 - {7.14 + 4.17}] = 170.7 x [23.07 - 7.14 + 4.17] = 170.7 x 20.11 = 3432.77 kg

Estos cálculos de flotabilidad son necesarios para estimar el punto de equilibrio.

CALCULO DEL PUNTO DE EQUILIBRIO El punto de equilibrio es el punto donde el peso de la sarta es suficientemente grande como para igualar la fuerza de la presión de área. Este es el punto de transición entre tubería liviana y tubería pesada. El cálculo de este punto depende de la presión, el área, el peso de la cañería y del fluido en el pozo, así como el fluido dentro de la cañería. Al realizar una inserción, es común correr la cañería seca dentro del pozo, hasta pasar el punto de equilibrio. La tubería se llena entonces con un fluido, y se desliza a la profundidad deseada. Partiendo de las discusiones de Presión / fuerza / área y los cálculos de flotabilidad (una vez más, ignorando la fricción, las desigualdades de la cañería [Upset] y las roscas de unión), podemos calcular este punto mediante: BP Donde: BP P D Pesolineal 65.4

= (P X D² X 0.785) / {(65.4 - densidad del fluidoppg) / 65.4)} / Pesolineal = = = = =

Punto de equilibrio (pies) [m] Presión del pozo (psi) [bar] Diámetro de la cañería (pulgadas) [mm] Peso de la cañería por pie (lbs/pie)[kg/m] Peso de un galón de acero [7820 kg/m³]

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EJEMPLO 7 Se estima que el fluido en el pozo sea de 7.3 libras por galón (876 kg/m3). ¿Cuántos pies de tubería seca de 2 7/8” (73 mm) con peso de 6.5 libras por pie (9.67 kg/m) tendrían que insertarse dentro de un pozo con una presión de cierre en superficie de 650 psi (44.85 bar), para alcanzar el punto de equilibrio? BP

= (P X D² X 0.7854) / {(65.4 - , densidad del fluidoppg) / 65.4} / Pesolineal = 650 x (2.785) 2 x 0.7854) / {(65.4 - 7.3) / 65.4} / 6.5 = 650 x (8.26) x 0.7854) / {(58.1) / 65.4} / 6.5 = (4217) / 0.89 / 6.5 = 729 pies

BP

= (P X D² X 0.7854) / {(7820 - densidad del fluido kg/m³) / 7820} / Pesolineal = 44.85 x (73) 2 x 0.008) / {(7820 - 876) / 7820} / 9.67 = 44.85 x (5329) x 0.008) / {(6944) / 7820} / 9.67 = (1912.04) / 0.888 / 9.67 = 222.7 m

(Nota: 0.008 fue tomado en vez de 0.7854. dado que se pasó a milímetros)

El ejemplo de líneas arriba asume que la cañería está seca. Si la cañería se está llenando con fluido del mismo peso que el fluido del pozo, o un fluido con un peso diferente, debe hacerse la corrección de flotabilidad. Estas correcciones se han enunciado en los cálculos de líneas arriba.

CÁLCULOS DE LA PRESIÓN HIDRÁULICA La magnitud de la presión hidráulica que debe ser generada para insertar la cañería en el pozo, depende de la cantidad de gatos que se estén usando, (el total de fuerza / área hidráulica). Generalmente, cuando se está insertando, los gatos se presurizan del lado del vástago. Al extraer la cañería, los cilindros están presurizados opuestamente al lado del vástago. Para calcular el área presurizada del gato parar insertar, y el área presurizada para elevar la cañería, se usan las siguientes ecuaciones: Área del gato para inserción: Aj = (Diámetro del Cilindro)² - (Diámetro del vástago)² x Nº de cilindros en uso x 0.7854 Donde: Aj = El área total presurizada del(los) gato(s) (pulgadas cuadradas) [mm²] Diámetro del cilindro =. El diámetro interno del gato (pulgadas) [mm] Diámetro del vástago = El diámetro exterior del vástago dentro del cilindro (pulgadas) [mm] Nº de cilindros = El número de gatos hidráulicos en uso 0.7854 = Factor de conversión Pulling jack area: Aj = (Cylinder Bore)2 × No. Cylinders in use × 0.7854 Where: Aj = The total pressurized area of the jack(s) (square inches) [mm²] Cylinder Bore = The inner diameter of the jack (inches) [mm] No. Cylinders = The number of hydraulic jack cylinders in use 0.7854 = Conversion factor

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) Una vez que se conoce el área hidráulica del gato, puede calcularse la presión hidráulica necesaria para elevar o insertar cañería. Para calcular la presión hidráulica requerida: Phy

= F / A

Donde: Phy = La presión hidráulica requerida, que se necesita para elevar o insertar (psi) [bar] F

= Fuerza área a ser vencida (lbs) [kg]. Esta podría ser fuerza de inserción o fuerza de elevación.

A

= Área del gato (pulgadas cuadradas) [mm²]

EJEMPLO 8 Con una presión de pozo de 6000 psi (414 bar), ¿Cuánta presión hidráulica se requerirá en cuatro cilindros de gatos con vástagos de 4” (101.6 mm) de diámetro, para insertar tubería de 1 1⁄4” (31.75 mm) cuyo diámetro exterior es de 1.66” [4216 mm] en el pozo? Asumir 3000 lbs (1.360.8 kg) de fricción que debe vencerse para deslizar la sarta a través de los preventores de ariete. Primero, resuelva el valor de la fuerza (lbs) [kg] F = P x A Donde: F = Fuerza que hay que vencer (lbs) [kg] P = Presión del pozo [bar] A = Área de la sección transversal a ser insertada (pulgadas) [mm] De manera que: A = D² x 0.7854 F = P x A Entonces: Fuerza

= P x {(D)2 x 0.7854} = 6000 x {(166) 2 x 0.7854} = 6000 x {2.755 x 0.7854} = 6000 x 2.16 = 12960 lbs de fuerza requerida

Fuerza

= P x {(D)2 x 0.008} = 414 x {(42.16) 2 x 0.008} = 414 x {1777 x 0.008} = 414 x 14.216 = 5885.42 kg de fuerza requerida

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Se requerirán 12979 lbs (5885.42 kg) de fuerza de inserción, más la fuerza para vencer la resistencia de fricción del preventor a la inserción de la cañería en el pozo. Dado que la fuerza de fricción que hay que vencer en el preventor es de 3000 lbs (1360.8 kg), esta fuerza se agrega a la fuerza requerida. El cálculo de la fuerza total requerida es: Ft

= F + Fb

Donde: Ft

= fuerza total requerida (lbs) [kg]

F

= fuerza que debe vencerse (lbs) [kg]

Fb = fuerza de fricción en la BOP, que debe vencerse para mover la tubería a través del preventor. De manera que: Ft

= F + Fb = 12960 + 3000 = 15960 lbs de fuerza total requerida para insertar la cañería en el pozo. Ft

= F + Fb = 5885.42 + 1360.8 = 7246.22 kg de fuerza total requerida para insertar la cañería en el pozo.

Ahora, resuelva para el área hidráulica disponible en los gatos: Aj

= (Diámetro del cilindro)² - (Diámetro del vástago)² x Nº de cilindros en uso x 0.7854 = (4)² - (3)² x 4 x 0.7854 = 16 - 9 x 4 x 0.7854 = 7 x 4 x 0.7854 = 21.99 pulgadas cuadradas de área de gatos.

Aj

= (Diámetro del cilindro)² - (Diámetro del vástago)² x Nº de cilindros en uso x 0.7854 = (101.6)² - (76.2)² x 4 x 0.7854 = [10.322 - 5806] x 4 x 0.7854 = 4516 x 4 x 0.7854 = 14187 mm2 de área de gatos.

Ahora, resuelva para la presión hidráulica requerida: Phy

= F / A = 15.960 / 2199 = 726 psi de presión hidráulica necesaria

Phy

= F / A = 7246.22 / 14187 / 0.0102 = 50 bar de presión hidráulica necesaria

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) CÁLCULOS DE PANDEO DE TUBERÍA Después que se ha calculado la fuerza de inserción necesaria, debe comparársela con la carga de compresión para la tubería, para asegurarse que la cañería no vaya a pandearse. El pandeo de la cañería ocurre cuando la fuerza de compresión ejercida en la cañería excede la resistencia a la compresión de la cañería. El pandeo ocurre primero en la longitud máxima de cañería no apoyada de la sarta. Esta debería estar en el área de la ventana de la unidad de inserción si es que no se usa una guía de ventana. Existen dos tipos de pandeo que pueden ocurrir, el pandeo elástico y el pandeo inelástico. El pandeo elástico o de columna larga (ver la ilustración debajo), no excede la fluencia de la cañería y la cañería no se deforma permanentemente. El pandeo inelástico excede la fluencia y deforma permanentemente la cañería. Hay dos tipos de pandeo inelástico: intermedio y local. El tipo de pandeo que ocurrirá, puede ser determinado por cálculos para comparar la relación de esbeltez de la columna (C c) a la relación de esbeltez efectiva (S r) de la cañería considerada. Si la relación de esbeltez efectiva (S r) es mayor que la relación de esbeltez de columna (C c), ocurrirá el pandeo elástico sobre el eje principal. Cuando la relación de esbeltez efectiva S r es menor que la relación de esbeltez de columna (C c), entonces ocurrirá el pandeo inelástico local. Una vez que se ha calculado el tipo de pandeo que ocurrirá, puede entonces calcularse la carga de compresión que producirá el pandeo. La relación de esbeltez de columna (que separa el pandeo elástico del inelástico), se calcula por:

CC = π√ (2 × E ÷ F y ) Donde: C c = Relación de esbeltez de columna E = Módulo de elasticidad (29 x 106 para el acero) F y = Tensión de fluencia de la tubería (psi) = El número detrás de la letra del grado de la tubería, representa la tensión de fluencia. Por ejemplo: J55 = 55 x 103. N80 = 80 x 103. P105 = 105 x 103 psi, etc. Para calcular la relación de esbeltez efectiva, primero debe calcularse el Radio de Giro de la cañería. Esto se hace con:

r = √ (I ÷ As) Donde : r = Radio de Giro I = Momento de Inercia = (DE)4 - ( DI)4 x 0.049 [mm4] A s = Área del acero = (DE)² - (DI)² x 0.7854 [mm²]

De izquierda a derecha: Estado normal, pandeo sobre el eje principal y pandeo local.

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Una vez que se ha calculado el Radio de Giro, la relación de esbeltez efectiva es el mayor valor resultante del cálculo de las dos operaciones siguientes: Srl = Lu / r Donde: S rl = Relación esbeltez de efectiva. L u = Longitud máxima sin apoyo (pulgadas) [mm] R = Radio de Giro Y la otra: S r2 =

√ {(R / t)} x [4.8 + {R / 225 x t)}

Donde: S r2 = Relación de esbeltez efectiva R = el radio promedio de la cañería (pulgadas) [mm] t = El espesor de la pared de la cañería (pulgadas) [mm]

EJEMPLO 9 ¿Cuál tipo de pandeo ocurrirá en una tubería N80. de diámetro exterior de 2 3/8”, 1.867” de diámetro interno, con peso de 5.95 libras por pie, con un espesor de pared de 0.254”. Se tiene una ventana de 36”. Cc

= π √ (2E / F y) = π √ (2 x (29 x 106) / {80 x 103} = π √ (5.80 x 107) / {80 x 103} = π √ 725 = π x 26.92 = 84.58

Enseguida, resuelva para St (tanto el cálculo 1 como el 2) Sr = L u / r Substituyendo √ (1 / A s) S r1

= L u / √ {(DE)4 - (DI)4 x 0.049} ¸ {(DE)² - (DI)² x 0.7854} = 36 / √ {(2.375) 4 - (1.867)4 x 0.049} / {(2.375)² - (1.867)² x 0.7854} = 36 / √ {(31.81) - (12.15) x 0.49} / {(5.64) - (3.48) x 0.7854} = 36 / √( 19.66) x 0.049) / (2.16 x 0.7854) = 36 / √ 0.963 / 1.69 = 36 / √1.696 = 36 / 0.755 = 47.68

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) Sr1

= L u / √ {(DE)4 - (DI)4 x 0.049} / {(DE)² - (DI)² x 0.7854} = 91.44 / √ {(6)4 - (4.7) 4 x 0.049} / {(6)² - (4.7)² x 0.7854} = 91.44 / √ {(1296) - (487.97) x 0.049} / {(36) - (22.09) x 0.7854} = 91.44 / √ {808.03 x 0.049} / {13.91 x 0.7854} = 91.44 / √ 39.5935 / 10.9194 = 91.44 / √ 3.618 = 91.44 / 1.90 = 48.12

O también: Sr2

= √ {(R / t)} x [4.8 + {R / (225 x t)}] = √ {(1.061 / 0.254)} x [4.8 + {1.061 / 225 x (0.254)}] = √ {(4.17)} x [4.8 + {1.061 / 57.15)}] = √ {(4.17)} x [4.8 + {0.018)}] = √ {(4.17)} x 4.818 = √ {(4.17)} x 4.818 = 2.04 x 4.818

Sr2

= √ {(R / t)} x [4.8 + {R / 225 x t)}] = √ {(2.69 / 0.64)} x [4.8 + {2.69 / 225 x 0.64)}] = √ {(4.2)} x [4.8 + {2.69 / 144)}] = √ {4.2} x [4.8 + {0.017)}] = √ 4.2 x 4.817 = 2.05 x 4.817 = 9.87

La solución de S rl es mayor y debería ser usada para compararla con Cc Por lo tanto Cc = 84.58 y S r = 47.68 S r es menor que Cc , lo cual significa que ocurrirá el pandeo inelástico.

CARGA DE PANDEO Una vez que se ha determinado el tipo de pandeo que ocurrirá, puede calcularse la magnitud de la carga compresiva (lbs) [kg] que se necesitará para causar este efecto. A partir de estas ecuaciones, puede tomarse la decisión, si es que se debe cambiar el peso, tamaño o grado de la sarta, o la longitud sin apoyo. A. Carga de Pandeo Inelástico

P b = F y x A s x [1 - {S t)² / 2 x (C c)²}]

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EJEMPLO 10 Con una ventana de 36” [91.44 cm], ¿cuál es la mínima carga (lbs) [kg] que se necesitaría para pandear una tubería N80. de 2 3/8” (60.3 mm), diámetro interno de 1.867”, con peso de 5.95 libras por pie (8.85 kg/m), con un espesor de pared de 0.254” (6.4 mm)? Pb

= F y x A s x [1 - {(S r)² / 2 x (C c)²}] = (80 x 103) x {[(DE) 2 - (DI) 2 ] x 0.7854} x [1 - {4774)² / 2 x (8458)²} = (80 x 103) x {1669} x [1 - {2279.10 / 1430755}] = 1.335 x 105 x [1 - 0.15] = 1.335 x 105 x 0.85 = 113475 lbs (5151765 kg)

Con el pandeo inelástico, la carga de pandeo puede ser aumentada sin pandear la cañería, si es que se reduce la longitud no apoyada. Pueden también aplicarse cargas de compresión mayores, aumentando el tamaño de la sarta, el peso o el grado de la cañería (tensión a la fluencia). B. Pandeo Elástico Con el pandeo elástico, la carga de pandeo puede ser aumentada, reduciendo la longitud no apoyada o aumentando el tamaño de la sarta. Aumentando el grado (tensión de fluencia), no se aumentará la carga de pandeo con el pandeo del eje principal, puesto que la variable Fy no está presente en la ecuación. La ecuación para determinar el pandeo elástico es: P b = A s x {286 x 106) / (S r)²}

EJEMPLO 11 Con la misma información del Ejemplo 9. podemos ver cuanta fuerza se necesitaría para pandear la cañería sin apoyo. Pb

= A s x {286 x 106) / (S r)²} = 1.669 x {(286 x 106) / (4774)²} = 209.439 lbs

Pb

PROBLEMA 1

= A s x {286 x 106) / (S r)²} = 1.091 x {(286 x 106) / (48.12)²} = 96.86686 kg

¿Qué fuerza se necesitaría ejercer sobre una válvula maestra cerrada, cono una tubería de 2 7/8 (73 mm) de diámetro interno y una presión de 320 psi (22.08 bar)?

PROBLEMA 2 Cuando se asienta un empaque mecánico, se coloca peso sobre el mismo mediante la tubería. Si el empaque tiene asentado un peso de 15000 lbs (6804 kg) encima, ¿qué pasaría si usted subiera la tubería y el arbolito para abrir un puerto de circulación (abrir el by-pass del packer)? ¿Ayudaría si se aumenta presión a la tubería de revestimiento, para sujetar el obturador de empaque en su sitio?

I NSERCION D E T UBERÍA C ONTRA P RESIÓN (S NUBBING ) PROBLEMA 3 Si el pozo tiene una presión de 300 psi (20.69 bar), ¿qué cantidad de tubería sería necesaria para mantener la condición estática en el pozo contra la fuerza del mismo? Asuma cañería de perforación de 3 1⁄2” con peso de 13.30 libras por pie (19.79 kg/m). El preventor de reventones tiene un diámetro interno de 13 5/8” (346.08 mm)

PROBLEMA 4 ¿Cuál es la magnitud del peso (lbs) [kg] apoyado o flotante con 2527 pies (770.23 m) de tubería de 2 3/8” (60.33 mm), con diámetro interno de 1.995” (50.67 mm), y con peso de 4.70 libras por pie (6.99 kg/m), en un fluido con una densidad de 9.2 libras por galón (1103 kg/m³)?

PROBLEMA 5 ¿Cuál es la disminución del peso flotado (lbs) [kg], para 2527 pies (770.23 m) de tubería de 2 3/8” (60.33 mm), con diámetro interno de 1.995” (50.67 mm), y con peso de 4.70 libras por pie (6.99 kg/m), cuando se llena por completo con un fluido que tenga una densidad de 9.2 libras por galón (1103 kg/m³)?

PROBLEMA 6 ¿Cuál es el peso efectivo (lbs) [kg] para 11260 pies (3432.05 m) de tubería de 2 7/8” de diámetro externo, 2.151” (54.64 mm) de diámetro interno, con peso de 10.40 libras/pie (15.48 kg/m), con el espacio anular lleno con un fluido de 8.5 libras por galón (1031 kg/m³), con la sarta de tubería llena de un fluido de 9.9 ppg (1187 kg/m³)?

PROBLEMA 7 ¿Cuántos pies de tubería de 1.5” (38.1 mm) de diámetro, con un peso de 4.10 lbs/pie (61 kg/m) tendrían que insertarse dentro de un pozo de gas seco (2.0 libras por galón (240 kg/m³) con una presión de cierre en superficie de 1200 psi (82.74 bar), para llegar al punto de equilibrio?

PROBLEMA 8 Con 3000 psi (206.85 bar) de presión de pozo, ¿qué magnitud de presión hidráulica se requeriría en dos gatos con cilindros de 5” [127 mm] y vástagos de 3 1⁄2” [88.9mm], para insertar tubería de 2 7/8” (73.03 mm) dentro del pozo? Asuma que debe vencerse una fuerza de fricción de 4000 libras (1814.4 kg) para extraer la tubería a través de los preventores de ariete.

PROBLEMA 9 ¿Qué tipo de pandeo ocurriría en una tubería de 2 3/8” (60.33 mm), tipo P110. con un espesor de pared de 0.190” (4.83 mm)? Se tiene una ventana de 48” (1219.2 mm).

PROBLEMA 10 ¿Qué tipo de pandeo ocurrirá, y cuál es la carga de pandeo de una sarta de trabajo de 1” (25.4 mm) con una ventana de 23.5” (596.9 mm)? Tubería tipo P105. de 1.215” (33.4 mm) con DE (diámetro externo); 0.957” (24.31 mm) de DI (diámetro interno); peso de 2.25 lbs/pie (3.35 kg/m), espesor de pared de 0.179” (4.55 mm).

PROBLEMA 11 A. Calcule el tipo de pandeo y cuál es la carga de pandeo de la siguiente sarta de trabajo: 1” (25.4 mm), con una ventana de 36” (914.4 mm). Tubería P105. 1,315” (334 mm) de diámetro externo, 0.957” (24.31 mm) de diámetro interno, peso de 2.25 lbs/pie (3.35 kg/m), espesor de 0.179” (4.55 mm). B. ¿Cuál sería la máxima presión de pozo a la que puede insertarse la sarta con una longitud no apoyada de 36” (914.4 mm)?

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