SISTEMAS SECUNDARIOS DE CONTROL POZOS AGUAS PROFUNDAS

   s    o    m    a    R    a    s    o    n    i    p    s    E    o    d    r    a    c    i    R  .    g    n    I

SISTEMAS DE CONTROL SECUNDARIO Sistemas de control de BOP inteligentes

Se pue puede defin efinir ir como una una int interve rvención ción secundaria, al medi medio o alte altern rnat ativ ivo o para operar las funciones del sistema de control primario de los BOP en el caso de pér pérdida dida tot total, al, y/o y/o ayuda yudarr al per persona sonall dur durant ante algú algún n inci incide den nte o falla falla inminen inminente te en el equipo ipo o bien ien problema lemass de contro trol de los los BOP BOP.

Estos sis sistemas puede ueden n ser ser compl omple etamen amentte inde ndepend pendie ien ntes tes y sepa separrados, dos, o incl inclus uso o util utiliz izar ar algu alguno noss de los los comp compon onen ente tess del del sis sistema tema de cont contrrol prim primar ario io..

DESCRIPCIÓN

Existen tres clasificaciones generales de sistemas submarinos: hidráulicos, hidráulico - eléctricos y , eléctricos. El más común o primario es el sist sistem ema a hidr hidráu áuli lico co..

Sistema Primario Al presionar un botón operativo de "función" en un panel de control remoto, la corriente eléctrica activa un solenoide y abre un accionador neumático. El aire impulsa un cilindro neumático que actúa sobre una válvula de cuatro vías que se encu ncuentra tra en el manifold del del acumula ulador. El manifold envía fluido de aIta presión por la línea piloto hasta el conector distribuidor submarino (súbase pod). En el conector, una válvula de función (o reguladora) es piloteada hidráulicamente y permite que el fluido hidráulico del acumulador submarino o del sistema de superficie acti activ ve el pre prevento entorr de reven evento tone ness o la válvu álvula la sele selecc ccio iona nada da..

Sistema General de Control de BOP Primario (Basico)

Línea Matar

Línea Estrangular Línea Hidráulica Azul

Línea Hidráulica Amarilla        R        E        S        I        R

HID

HID

Sistema de Control de BOP Primario (Basico)

Sistema General de Control Control de BOP BOP (Secundario)

Línea Eléctrica Amarilla Línea Eléctrica Azul Línea Hidráulica Roja (LINEA CALIENTE O HOT LINE)

MUX HID (MOD)

POD AMARILLO

       R        E        S        I        R

MUX HID (MOD) POD AZUL

Unidad de Potencia

Los sistemas secundarios para la acti activ vació ación n de los los BOP BOP subm submar arin inos os son: son: •

Hombre Hombre Muert Muerto o (DEADM (DEADMAN) AN)

•

Funcio Funciones nes Modo Modo Automá Automátic tico o (FMA) (FMA)

Sist Sistem ema a Elect Electro ro Hidr Hidráu áuli lico co de Rese Reserv rva a (EHB (EHBU) U)

•

Sist Sistem ema a de Desc Descon onex exió ión n de Emer Emerge genci ncia a (EDS (EDS))

•

Sist Sistem ema a de Auto Auto desc descon onex exió ión n (DAS (DAS))

•

Sist Sistem ema a de Aut Auto cort corte e (Aut (Auto o shea shear) r)

•

Sistem Sistema a Acúst Acústico ico (AS) (AS)

•

Sist Sistem ema a de Inte Interve rvenc nció ión n por por ROV ROV

•

La selección de los requisitos y los estándares de estos sistemas fueron revisados y analizados po r varios organismos reguladores de estándares en la industria, como: 1) MMS 2) NPD 3) UK 4) API 16D, (Especificaciones para los Sist. y Eq. Control para la perforación de pozos)

5) NORSOK, y 6) Guía IADC para aguas profundas y guía IADC para control de pozos (Suplemento del 2000.)

Términos y definiciones MMS (Minerals Management Service), Servicio de Gestión de Minerales. Organismo Regulador que establece normas para la Industria Petrolera en Aguas de EE.UU.

NPD (Dirección General del Petróleo de Noruega). Organismo regulador que establece normas para la industria petrolera noruega en el sector del Mar del Norte.

NORS NORSOK OK (Nor (Norsk Konk Konkur uran anse sepo posi sisj sjon on Sokk Sokkel elss ). En Inglés, Organismo para la Competitividad Permanente del Sector Offshore Offshore Noruego.

HSE

(Health

a nd

Safety

Executive,

Salud

y

Seguridad)

El orga organi nissmo regul egula ador dor que que est establ ablece ece norma ormass para ara la indus ndusttria ria petr petrol oler era a en el sect sector or brit britán ánic ico o del del Ma Marr del del Nort Norte. e.

Departamento de Recursos Minerales y Petróleo El organismo regulador que establece normas para la industria petrolera en Australia.

UK (Reino Unido) Organismo Regulador para el Reino Unido

Las recomendaciones y disposiciones fueron guiadas con sentido común ponie onien ndo may mayor énf énfasis asis en las las cuestiones ambientales. Las pruebas críticas del rendimiento del sistema secundario para la activación de los los BOP BOP subm submar arin ino o depe depend nden en de: de:

El tipo de sistema de control (Hid (Hidrá ráuli ulica ca o Mu Multi ltiple plex, x, MOX) MOX) •

El método de estacionamiento sobre el pozo (an (anclad lado o con con PD) PD) •

Los Los elem elemen ento toss impo import rtan ante tess di dise seña ñado doss en un buen sistema secundario se definen de la siguiente siguiente manera: manera: · Respuesta rápida · Capacidad suficiente · Independencia del sistema primario · Activación automática a la pérdida de la potencia hidráulica hidráuli ca y eléctrica submarina · Trabajar en presencia de lodo o ruido · Desconexión accidental del LMRP con amague de brote · Aseguramiento manual para que no fluye el pozo · Ecológicamente independiente independiente

*LMRP (Lower Marine Riser Package Package)

Sistema Hidráulico. La transmisión de la señal se logra mediante el uso de un fluido hidráulico para activar una válvula piloto en los PODs.

Sist Si stem emaa MU MUX. X. En aguas profundas, por encima de 3500 pies, la necesidad de una transmisión rápida y segura de la señal exigían el desarrollo de los sistemas eléctricos. Sistemas que utilizan PLC (Programmable Logic Controllers) para transmitir la acción del operador en un panel de contr ontrol ol median diante te un pulso ulso elec lectrón tróniico que que se tra transm nsmite haci hacia a el fondo ndo, en las líneas submarinas. La fiabilidad ha sido reforzada por el uso de múltiples PLC redundantes. Los sistemas MUX tienen la ventaja adicional de ser capaz de utilizar secuencias programables y la lógica opera operaci cion onal al a tra través vés de una prog progrramac amació ión n pers person onal aliz izad ada. a.

Para las plataformas con un sistema múltiple de control que operan en el modo de DP, el sistema recomendado es el sistema de hombre muerto, con las mejoras sugeridas (señaladas mas adelante) y como un suplemento o sistema complementario del sistema de desconexión de emergencia (EDS)

Para los tipos de sistemas de control que funcionan en el modo

de

ancla,

EDS y auto (DAS), pueden ser el

desconectar eliminad nados o anulados, os, par para ambos casos un ROV sería necesario para manualmente colocar un seguro que que evite vite cual cualqu quie ierr fluj flujo. o.

Para las plataformas que operan en el modo DP, el sist istema recom comend endado ado es el sistema de hombre muerto y como un sistema complem complement entario ario el EDS.

Para las plataformas con solo sistemas de control hidráulico, además de un circuito de corte automático se recomienda proporcionar el cierre automático del pozo en el caso de que se desbloquee el LMRP. Una vez más, un ROV se usaría para garantizar que no haya flujo.

*LMRP (Lower Marine Riser Package)

Los sistemas y las prácticas varían considerablemente de un equipo de perforación a otro, así como del área geográfica y la agencia reguladora.

Categorías y descripciones breves. Es importante definir el significado de cada uno de los términos que se han utilizado y pueden ser categorizados categorizados y brevemente brevemente descrito como sigue:

.

Hombre Muerto

(Deadman)

Aplicación Función Activación Sistema en común:

MUX, activación activaci ón hidráulica Secuencial Automática con la pérdida (de señales eléctricas e hidráulicas) hidráulicas)

Independiente

AMF (Función Modo Automático) Aplicación Función Activación Sis Sistema ema en en com común ún::

MUX, activación activaci ón hidráulica Secuencial Automática con la pérdida (de señales s eñales eléctricas e hidráulicas)

Módu Módulo lo Elec Electr trón ónic ico o Sub Subma marrino ino (SE (SEM) M)

EHBU (Sistema Electro hidráulico de Respaldo “Back up”) Aplicación MUX Función Secuencial Activación Manual Sistemas en común: MUX (cables, válvulas de solenoide y otros)

EDS (Sistema de Desconexión de Emergencia) Aplicación Función Activación Sistemas en común:

MUX Secuencial Automática. Todos

Desconexión Automática Aplicación Función Activación Sistema en común:

MUX, activación hidráulica Conector LMRP Automática de ángulo de las Articulaciones Articulaci ones Flexibles Independiente

Auto Corte (Auto shear) Aplicación Función Activación Sistema en común:

MUX, activación activaci ón hidráulica De corte Automática, y el LMRP por separado. Independiente

Sistema acústico Aplicación Función Activación Sistema en común:

MUX, activación activaci ón hidráulica Acústica, por otros instrumentos y/o equipos. Manual Independiente

Intervención por ROV Aplicación Función Activación Sistema en común:

MUX, activación activaci ón hidráulica Mecánica, por otros instrumentos y/o equipos. Manual Independiente

Sistemas Cada vez es más frecuente encontrar varios sistemas de activación secundaria como un sistema integral de res respa pald ldo o prop propu uesto esto por Estados Unidos. Esto ha facilitado a los oper op erad ador ores es a te tene nerr un una a mejo me jorr expe expect ctat ativ iva a en el caso de una eventualidad y reducir así los riesgos.

Hombre Muerto (Deadman) Es un sis sistema tema de contr ontrol ol total otalme men nte automático que, operará el sistema secundario para la activación de los BOP submarinos cuando este operando y exista un even evento to cata catastr stróf ófico ico que incluya la pérdida total de señal de

comunicación y el suministro hidráulico a la superficie. Por lo general, esta secuencia funciona sólo activando los rams de corte / cie ciego y su sis sistema de bloq loqueo. Si está prog progrramad amadaa un unaa func funció ión n de corte de los rams, esta puede ser iniciada en función a las oper operaci acione oness de perf perfor oraci ación ón en curs curso. o. Es un sistema sistema independ independient iente e que no compart arte ningún componente con el sistema de control primario.

Una de las fallas más comunes para la activación del sistema es el desp despre rend ndim imie ien nto del del stri string ng de riser. Debido a esta independencia, el sistema requiere un diseño en la instalación dedicado a los acumuladores submarinos y al hardw hardwar are e a utili utiliza zarr. A pesar de que se encuentre norm normalm almen ente te sólo sólo en los los sis sistema temass de control de MUX, este podría utilizar un sistema de control piloto piloto hidráulic hidráulico o conven convencion cional. al.

AMF (Función (Función Modo Automático) Automático) Un sistema de control totalmente automático opera en fondo los BOP (Cameron) de acuerdo a las las funciones programadas, para el caso de un problema catastrófico que incluye la pérdida total de comunicación de señal y la alimentación hidráulica a la superficie. Estos fueron diseñados también consi onside derrando ando la desc descon one exión xión del del rise riserr como el caso más probable. Es un sistema no au autó tóno nomo mo, AMF recurre de algu alguno noss comp compon onen ente tess util utiliz izad ados os en las operaci aciones del sistema principal de control, incluido el SEM (Modulo Electrónico Electrónico Submarino). Submarino).

Algo de independencia es prop propor orci cion onad ada a por por la ins instala talaci ción ón de los los acumula acumulador dores es submarino submarinoss con ayuda del hardware y software pueden ser program gramad ado os para ara oper perar varia ariass funciones. El número de funciones que pueden ser operadas sólo está limitado por la cantidad de líquido en los acumuladores acumuladores submarinos. submarinos. A pesar de que se encuentra normalmente sólo en sistemas de control MUX, podría ser utilizado en un sistema de contr ontro ol hidr idráuli áulicco con convencio ncion nal pilotado.

EHBU (Sistema Electro Hidráulico de Respaldo “Back up”)

Un sistema alternativo de control (Desarrollado por Varco Shaffer) para usos especializados en los acumuladores proporciona un tercer nivel de redundancia de cableado para su uso en caso de

falla total del sistema primario de comunicación . Este no es un sistema independiente, utiliza algunos mismos componentes que se manejan jan en operacion iones de control prin princi cipa pall del del sis sistema, ema, incl incluy uyen end do los los cable abless de MUX MUX y válv válvu ulas las sole soleno noid ides es..

El Sis Sistema tema Elec Electr tro o hidr hidráu áuli lico co de Respaldo “Back up ” se encuentra como el sistemas de control antiguo de mayor Generación Generación (Shaffer (Shaffer MUX). Pero en la actualidad ya se utiliz iliza a la fibr ibra óptica ica de mane manerra convencional. Este sistema sustituirá a los sistemas de control MUX nuevos con redundancia en la electrónica, tanto en los PODS como en la unidad central de control en superficie.

EDS (Sistema de Desconexión de Emergencia) También se conoce como sistema automático de emergencia o de desconexión rápi rápida da,, este este sist sistema ema es parte del sistema de control primario. Un EDS es una secuencia de funciones que se inic inicia ian n cuan cuando do la plataforma se ha movido signif significa icativ tivame amente nte fuera fuera de posición.

Este modo de falla es el más común cuando existen anom an omal alía íass ref referid eridas as al sis sistema tema DP. El EDS opera en el orden de funciones programadas para el BOP, principalmente para el caso de rotura de tuberías hasta la desc descon onex exió ión n de la LMRP. Secuencias múltiples se pueden programar en función a las operaciones de perforación, por ejemplo, activando el funcionamiento de los rams de corte. Debido a que la programación es provis vista por el PLC en el sistema, estos se encuentran sólo en los siste sistemas mas de cont contro roll MUX.

Desconexión Desconexión automática Este sistema inicialmente utiliza acumuladores en el LMRP par para efec efectu tuar ar una una desc descon one exión xión mecá mecáni nicca de emer emerge genc ncia ia cuando la plataforma se mueve fuera ubicación de manera significativa. Este sistema se ha instalado en algunas plataformas después de un análisis de riesgos demostrado, en la que el cabezal del pozo estuviera a punto de fallar o al punto de la desconexión para quedar a la der deriva, iva, desa desact ctiv ivan ando do ant antes el LMRP previo a que el sistema sea activado por el ROV submarino, una válvula hidráulica de funcionamiento mecánico piloto que se dispara cuando el ángulo de la junta flexi lexib ble lle llega a un ángu ángulo lo pre predet determin rminad ado o, inicia iniciand ndo o la desc descon onex exión ión defin definiti itiva. va.

Este sistema por sí solo no puede proveer de contención del pozo, pero debe combinarse con un circuito Auto shear. Se utiliz liza principa ipalmente en los los sistemas hidráulicos, pero ya se experimenta utilizado un sistema de cont contro roll de MUX.

Autoshear (Auto corte) Autoshear es definido por el IADC como un sistema independiente que de forma automática cierra el pozo ante una desc descon onex exión ión impre imprevis vista ta del del LMRP LMRP. La característica Autoshear es un sistema independiente que tiene dos modos de estado: Desarmado y Armado. Armado, cuando el LMRP está separado del stack, acti activa van ndo Auto Autosh shea earr en caso aso de falla alla.. En la activación se cierran los rams de corte incluyendo la TR. La energía hidráulica se obtien iene de los acum cumuladores montados en los los BOP BOP. El paqu paquet ete e Auto Autosh shea earr es acti activa vado do de forma mecánica y utiliza un sistema independiente de control hidráulico. Este sistema se utiliza en ambos subsistemas MUX y convencionales pilotados hidr hidráu áuli lica came ment nte e con con un sist sistem ema a de cont contrrol. ol.

Sistema acústico Es un sistema de control independiente, alternativo que tiene la capacidad de operar discretamente los BOP con funciones permanentes y / o con unid unidad ades es autó autóno nomo moss port portát átile iless de control mediante el uso de

señales seña les codi codific ficada adass acús acústica ticamen mente te y tran transm smit itid idas as a tra través vés de el agua agua.. El sistema requiere un hardware submarino especifico, software, acumuladores e hidrófonos, y se ins instala tala en ambo amboss sis sistemas emas (MUX (MUX)) y los sistemas convencionales hidráulicos.

Sistema acústico Regularmente resguardado resguardado en el bote No.1

ROV (Vehículo de Operación Remota) ROV ROV es un sis sistema ema inde indepe pend ndie ien nte que que constituye la forma más simple y básica de intervención ión secundaria, que ha estado en uso durante muchos años. ROV puede ser utilizado para desconectar el LMRP, cierre de Rams y activación de candados o incluso operar cual cualq quier otra función en el BOP, siempre que la función haya sido equipado con el requis quisit ito o de cone onexió xión ROV. Tamb ambién ién se puede utilizar para operaciones mecánicas como el reemplazo de las  junt  juntas as de cone conecto ctore res. s.

Para efectos de control el ROV está equipado con una bomba hidrául áulica y tiene la capacid acida ad de insertar una desconexión rápida en un receptáculo hembra conectado directamente a una función del panel, activando los rams y/o candados. También se puede equipar con una bomba hidráulica de reserva para ejecutar funciones de menor volumen, las funciones de gran capac apacid idad ad volum lumétric trica a y de corte pued pueden en incl inclus usiv ive e oper operar ar con con agua agua de mar. mar.