manual coiled tubing 2010

8/12/2019 Manual Coiled Tubing 2010

1/54

CAPTULO

15


2/54

A medida que se expande

el uso para la tubera flexible

(coiled tubing) deben

atenderse aplicaciones

crecientes a varias operaciones

de control de pozos.

TUBERAFLEXIBLE

15 -1

a unidad de tubera flexible (tubera

continua o coiled tubing) ha evolucionadohacia un tipo de unidad porttil compactay eficiente que elimina el problema de armar ydesarmar conexiones que entran y salen del pozo.En la unidad de tubera flexible se usan longitudescontinas de tubera de tamaos variados que sealmacenan en un carrete. La longitud es usualmentesuficiente para alcanzar la total profundidad delpozo o profundidad de taponamiento. El carretede tubera no mueve la caera, como piensancomnmente aquellos que no estn familiarizadoscon una unidad de tubera flexible; Esto ms bien lohace un inyector/extractor.

Los orgenes de la tecnologa de la tubera

continua (tubera flexible) pueden trazarse a los trabajospioneros de equipos de ingenieros de los Aliadosdurante la Segunda Guerra Mundial. El ProyectoPLUTO (acrnimo de Pipe Lines Under The Ocean),fue un proyecto ultra - secreto de invasin de losAliados que comprenda el tendido de oleoductosdesde la costa de Inglaterra a varios puntos a lolargo de la costa de Francia. La caera de longitudcontina de 3 pulgadas de dimetro interno, fueenvuelta en extraos tambores huecos (carretesflotantes), los cuales fueron diseados para tener

L


3/54

15-2

CAPTULO15

La tubera flexible

tiene muchos

usos y estganando

popularidad.

suficiente flotabilidad estando con el carrete llenode lnea de tubera a ser arrastrada detrs de barcoscolocadores de cable. Al completarse el ProyectoPLUTO, las fuerzas Aliadas haban tendido un totalde 23 oleoductos, de los cuales 17 oleoductos fuerontendidos cruzando el Canal Ingls, para proveer

un abastecimiento continuo de combustible y assostener la invasin aliada durante la liberacinde Europa. Alrededor de 17000.000 de galones(651088.8 m) de combustible fueron enviados alos ejrcitos aliados a travs de los oleoductos dePLUTO a un ritmo de ms de un milln de galones(3785.4 m) por da.

El desarrollo del inyector ms comn de tuberaflexible en uso hoy en da, se remonta en el pasadoa los trabajos de G.H. Calhoun, y otros (patentede los Estados Unidos No. 2567.009). Este aparatoprovea la capacidad de insertar, suspender y extraersartas de elementos cilndricos alargados (tales como

la tubera, cables, etc.) para servicios de pozos de altapresin Una versin modificada del dispositivo fuedesarrollada para usarlo en la flota de submarinosde los Estados Unidos para permitir que las navestendieran antenas de radio - comunicaciones en lasuperficie del ocano, mientras stos permanecansumergidos. Usando el concepto de Calhoun ysus colegas, Bowen Tools desarrollo un dispositivovertical, de rotacin inversa con traccin de cadena,llamado el Sistema de Transferencia de Antena A/NBra- 18, diseado para ten-der una antena de broncede 5/8 de pulgada (15.88mm de dimetro externo)encapsulada en polietileno,desde una profundidad dehasta 600 pies (182.9 m)debajo del agua. Se instal-aron debajo de la seccinmedia bloques montantesfenlicos reforzados con telaen la seccin media deambos juegos de cadenas ycon ellas se aseguraron lasantenas dentro de bloques,

que tenan ranuras dondese ajustaban los dimetrosexternos del tubo. La ante-na se almacenaba en uncarrete debajo del sistemade transferencia de antenaspara la facilidad del ten-dido y la recuperacin. Elsello contra la presin, esta-ba previsto por un elemen-to tipo stripper, que per-

mita que la antena penetrara al casco de la nave.Los principios bsicos de este diseo conceptualayudaron en el desarrollo del prototipo de lossistemas inyectores de tubera flexible que se usanhoy en da

wLavado de Arena y Slidos

w Limpiezas de Parafina y Asfaltenos

w Descargado del Pozo e inicio de la Produccin

w Estimulacin de Formaciones (Acidificacin)

w Cementacin

w Consolidacin de Arenas

w Servicios de Fresado a Travs de la tubera

w Perforacin

w Circulacin de Fluidos con Densidad de Ahogo

w Colocacin de Herramientas de Ensayo yPunzado

w Pesca y Herramientas de Colocacin

w Sartas de Inyeccin de Productos Qumicos

w Tubera de Produccin

USOSDELATUBERAFLEXIBLE


4/54

15-3

TUBERAFLEXIBLE

La tubera flexible

puede bajarse y

recuperarse

mientras se

circulan los fluidos

continuamente.

Inyector y Preventores de Reventones armados

encima de un pozo.

Unidad de tubera flexible montada sobre un camin.

w Terminaciones sin Tubera (Tubing less)

w Sartas de Sifonado para Produccin Secundaria

w La tubera flexible puede ser bajada y recuperadamientras se estn circulando los fluidos en formacontinua.

w Habilidad para trabajar con presin de superficiepresente. No se necesita matar el pozo.

w El cuerpo de la tubera flexible no necesita quese hagan o deshagan conexiones.

w Se aumenta la seguridad del personal debido alas necesidades reducidas de manipulacin de lacaera.

w Tiempo de servicio reducido comparado con losequipos de tubera por tramos.

w Las unidades son altamente mviles ycompactas. Se necesitan cuadrillas menosnumerosas.

w El dao a la formacin se minimiza cuando laterminacin o reparacin se realiza sin matar elpozo.

w La ausencia de conexiones de tubera o uniones,provee mayor holgura en el espacio anulary permite correr tamaos mayores de tuberaflexible.

w Los tubulares existentes para terminacin semantienen en el lugar, minimizando los gastosde reemplazo del tubing y sus componentes.

w Habilidad para efectuar operaciones de controlcontinuo de pozo, especialmente con la caeraen movimiento.

w La tubera flexible es susceptible a torcerseenroscndose, lo cual causa la fatiga de latubera, (debilitamiento) y requiere frecuentereemplazo de la caera.

w La tubera flexible tpicamente tendr un espesor

de pared ms delgado comparado con la tuberapor tramos (con la excepcin de la tuberamacaroni o tubera pequea). Esto limita laresistencia a la carga de tensin de la tubera.

w Debido a los efectos de la fatiga cclica pordoblado, la resistencia especifica a la fluencia delmaterial de la tubera flexible se reducir; esto

VENTAJASDELATUBERAFLEXIBLE

DESVENTAJASDELATUBERAFLEXIBLE


5/54

15-4

CAPTULO15

Los caudales de

circulacin a

travs de la

tubera flexible

son tpicamente

menores que los

de la tubera por

tramos detamaos similares.

Unidad de tubera flexible armada y lista para bombear nitrgeno

afecta adversamente ala resistencia de latubera contra losreventones y elcolapso.

w Debido a lascaractersticas deltransporte en carretes(altura y peso), setiene una longitudlimitada de tuberaflexible que puedeenvolverse en uncarrete.

w Los tamaos detubera flexibledisponibles para

servicios sonlimitados, sinembargo soncomunes los de 2 3/8 (60.33 mm) y los de 27/8 (73.03 mm).

w Debido a los pequeos dimetros y longitudesconsiderables de sarta, las prdidas de presinson tpicamente muy altas cuando se estnbombeando fluidos a travs de la tuberaflexible. Los caudales de circulacin a travsde la tubera flexible son tpicamente bajos,comparados con tamaos similares de tuberapor tramos.

w La mayor desventaja de no poder rotar la tuberaha sido parcialmente superada por el desarrollode herramientas rotatorias en el fondo del pozo,que pueden utilizarse para perforacin liviana opara fresado. Sin embargo, la tubera flexible nopuede rotarse en la superficie.

La tubera flexible es una tubera electro -

soldada, fabricada con una costura longitudinalnica, formada por soldadura de induccin de altafrecuencia, sin adicin de metal de relleno. Elprimer paso en el proceso de fabricacin tpica detubera flexible, involucra la adquisicin de materiaprima de acero abastecido en planchas de 48 (1219mm) de ancho, las cuales vienen envueltas en rollosde aproximadamente 3500 (1066.7 m). Cuandoel dimetro de la tubera flexible a fabricarse seselecciona, la plancha de acero se corta en una

tira contina de un ancho dado, para formar lacircunferencia del tubo especificado. La faja planade acero es luego soldada en sesgo a otro segmentode tira para formar un rollo continuo de lmina de

acero. El rea soldada se desbasta hasta que quedesuave, se la limpia y luego se inspecciona con rayosX, para asegurarse que la soldadura est libre dedefectos. Una vez que se ha enrollado una suficientelongitud de tira contina de acero en la bobinamaestra, el proceso de fresado del tubo puedecomenzar.

El acero en tiras es luego corrido a travsde una serie de cuos de rodillo, que trabajanmecnicamente la faja plana, dndole la forma detubo, puesto que los bordes de la tira de acerose prensan juntas mecnicamente, el proceso desoldadura longitudinal se provee con una bobina

de induccin de alta frecuencia que se coloca unascuantas pulgadas al frente del ltimo juego derodillos formadores. La bobina de induccin dealta frecuencia genera el calor para soldar por laresistencia al flujo de la corriente elctrica. El flashde soldadura expuesto en el exterior del tubo se retiray la costura soldada es anillada a temperaturas deaproximadamente. 1650 F (899 C). Se deja enfriarel tubo y luego se corren pruebas no destructivas deestacin, para inspeccionar el cuerpo del tubo.

DESCRIPCIONDELATUBERAFLEXIBLE


6/54

15-5

TUBERAFLEXIBLE

Conjunto del Gua

Niveladora de

Envoltura

Cadena

Motriz

Brida del Carrete

Gua Niveladora de Envoltura

con Lubricador de Tubera

Articulacin

Giratoria

Para Entrada

de Fluido de

Alta Presin

Tubera Flexible

Motor del

Sistema Motriz

del Carrete

Esquema simplificado de los componentes de un carrete de tubera flexible

El proceso de fresado contina a medida quese corre el tubo a travs de una fresa que leda tamao, la misma que reduce ligeramente eldimetro despus de la soldadura y trabaja lacaera, desbastndola al dimetro exterior requeridoy llevndola a las tolerancias de redondez. En este

momento, la tubera pasa por un tratamiento decalor sobre el cuerpo entero, utilizando bobinas deinduccin. El propsito del tratamiento de calor esel de aliviar los esfuerzos de tensin interna de todoel tubo a temperaturas entre los 1.100 F (593 C)y 1.400 F (760 C), con lo cual se logra aumentarla ductilidad del acero. Se deja que la tubera seenfre, primero gradualmente en el aire y despusdentro de un bao lquido. Este proceso da porresultado el desarrollo de los tamaos adecuadosde grano de perlita y ferrita dentro de la microestructura del acero. El tubo nuevo se envuelve enun carrete de servicio o un tambor de madera para

su transporte y se prueba a presin.Hay procesos alternativos de fabricacin de

tubera flexible que pueden requerir que se construyauna sarta soldando tope a tope las secciones de tubo.La tcnica de soldado a tope puede ser efectuadautilizando prcticas de soldadura TIG o MIG y cadasoldadura de extremo debe ser inspeccionada conrayos X para evaluar la calidad de la soldadura.Ntese que la superficie exterior de la soldadura atope, no se desbasta o perturba de ninguna manera,lo cual pudiera reducir el ciclo de vida y la resistenciaa la afluencia en tramos de varios pies (metros)anteriores y posteriores a la soldadura. La sarta detubera se envuelve luego sobre un carrete de servicioo tambor de transporte segn se requiera.

Pueden fabricarse sartas escalonadas de tuberaflexible, cambiando el espesor de la tubera dentro

de la longitud de un carrete individual, mientras quese mantiene un dimetro exterior constante. Esto sehace para aumentar las propiedades de rendimientode la tubera flexible en secciones seleccionadas, almismo tiempo que se minimiza el peso total dela sarta.

Todos los carretes fabricados para tubera f lexiblereciben un nmero nico de identificacin que seasigna a tiempo de su fabricacin. La documentacinde cada carrete de tubera flexible debe incluirsu nmero de Identificacin, dimetro exterior dela tubera, grado (dureza del acero) del material,espesor de pared, posiciones de las soldaduras ylongitud total. Un carrete de tubera flexible puedeser fabricado con un valor calrico determinado,o con una combinacin de valores de calor quese seleccionan de acuerdo a un procedimientodocumentado provisto por el fabricante. Lamaleabilidad del producto de tubera flexible,

debe ser mantenida por el fabricante durantetodos los procesos de fabricacin y pruebas. Losrequerimientos del comprador a menudo incluyen lamaleabilidad producida por el calor en el acero.

El concepto de las operaciones de servicios enpozos con tubera flexible, requiere que la longitudcontinua de tubera se sujete a ciclos repetidos detendido y envoltura durante su vida til. La tuberaalmacenada en un carrete de servicio se desenvuelvedentro del pozo a la profundidad designada y luegose recupera de regreso al carrete de servicio, para sualmacenamiento y transporte a la prxima ubicacinde trabajo. La vida til de trabajo de la tuberaflexible puede ser definida como la duracin delservicio que puede brindar una sarta de tuberacontinua cuando es sometida a los siguientesfactores:

w Ciclo de Fatiga por Dobladow Carga de Presin Internaw Carga Axial Aplicadaw Corrosinw Daos Mecnicos

Todos estos tem actan sobre latubera flexible de una u otra maneradurante algn tipo de servicio con

tubera flexible y contribuyen a laeventual falla mecnica del tubo.Para asegurar operaciones segurasy confiables en el sitio del pozo,el usuario debe entender elcomportamiento nico de la tuberaflexible para minimizar las posib-ilidades de falla del tubo. Debetomarse numerosas decisiones durantela vida til de una sarta de tubera

La tubera de

longitud continuaes sometida a

ciclos repetidos

de tendido y

envoltura

(recuperacin)

durante su vida

til.


7/54

15-6

CAPTULO15

flexible para lograr la mxima vida til remanente.Desde este enfoque, la decisin de retirar de serviciola tubera, debe tomarse sobre la base de lascondiciones reales de la tubera y su historial deservicios.

Una carga de comprensin sobre la tubera

flexible puede ocurrir durante muchas operacionesde servicio donde los efectos continuados de lapresin del cabezal de pozo, la presin en el elementostripper y otras fuerzas relativas pueden sucedersimultneamente. Con la necesidad de aplicarcargas de compresin en aumento sobre la tuberaflexible, el pandeo en la superficie se ha convertidoen un problema importante. Debido a los efectosde la fatiga del ciclo de dobladura y las fallasde alineamiento de las fuerzas axiales que carganel tubo, la resistencia al pandeo de la tuberaflexible, debera disminuirse con relacin a losvalores calculados cuando se usan las ecuaciones

de pandeo para calcular las fuerzas de pandeoconvencionales en la tubera por tramos.

La fuerza requerida para inducir el pandeo enla tubera flexible, depende de las caractersticas delmaterial, la geometra del tubo flexible, (tales comoel dimetro exterior, espesor de pared, y ovalidad), ylos esfuerzos residuales dentro del tubo. Cadadiseo de inyector de tubo flexible tiene unalongitud mnima de tubo no apoyado, que es laporcin del tubo entre el ltimo bloque de sujecincompletamente enganchado y la parte de superiordel stripper energizado. Al efectuar servicios dondese anticipan cargas mnimas de insercin, la longitudde tubo no apoyada es generalmente un problemamenor. Sin embargo, donde se espera grandes

cargas de insercin, deber incorporarse una guaanti- pandeo dentro del mecanismo del inyectorpara proveer apoyo lateral adicional al cuerpo deltubo. La gua anti- pandeo restringe las tendenciasal pandeo del segmento de la tubera flexibleubicado entre el bloque de sujecin del inyector

completamente enganchado que se encuentre msabajo, y la parte superior del stripper, aumentandosignificativamente los lmites de carga de insercinEl anlisis de cargas de compresin sobre la tuberaflexible, as como los lmites operativos asignadosson componentes principales de un diseo deservicios de pozos apropiado.

Generalmente se considera a la fatiga como el

principal factor individual para determinar la vidatil de trabajo de la tubera flexible. El desplieguey la recuperacin de la sarta de tubera de longitudcontinua, requiere que el tubo sea sujeto a repetidoseventos de dobladura y enderezamiento, a los quecomnmente se hace referencia como el ciclo deldoblado. La magnitud de la tensin impuestasobreel cuerpo de la tubera durante el ciclo de dobladurase considera enorme, en unos casos en el ordendel 2 y el 3 por ciento. Al someter la tuberaflexible a este tipo de ciclos de fatiga, las fallas porfluctuaciones de tensin y/o estiramiento, podranser calculadas adecuadamente usando los enfoquesde fatigas multiaxiales para la prediccin de la vidatil.

Cuadrante 1Cuadrante 2

Cuadrante 3 Cuadrante 4

10

8

6

4

2

0

-4

-6

-5-10 5 10 15 25-2

20

Carga Axial Aplicada (klbs)

Tubera Cargada en

Compresin Tubera Cargada en Traccin

Presin

Diferencial(kpsi)

Un carrete detubera flexible

Varios factoresafectan loslmitesoperativos dela tuberaflexible.

La fatiga gener-

almente es el

principal factorindividual que

determina la vida

til de trabajo de

la tubera flexible.

DESCRIPCIONDELAFATIGA


8/54

15-7

TUBERAFLEXIBLE

Sin embargo cuando el proceso del ciclo de ladobladura est combinado con cargas internas depresin en el tubo, la prediccin de la vida til porfatiga, se hace muy difcil de calcular con precisin.Numerosas pruebas efectuadas, han confirmado elhecho de que el ciclo de dobladura de la tuberaflexible con la presencia de cargas de presin interna,reducen grandemente la vida til por fatiga de lacaera cuando se compara con el ciclo de vida dela tubera no presurizado. Fuera de la industriade la tubera flexible, esencialmente no hay otrasaplicaciones que involucren la ingeniera estructuralde las aleaciones, donde se somete intencionalmente

a la tubera a repetidos ciclos de carga de estamagnitud y se espera que el material sobreviva elservicio prescrito.

El anlisis de tendencias registrado de numerosaspruebas de fatiga de tubera flexible, sugiere quelos eventos del ciclo de dobladura impuestos a unamuestra dada de tubera flexible con alta cargade presin interna, acumulan el dao por fatigaa una velocidad mucho mayor que los ciclos dedobladura impuestos con baja carga de presininterna. Adems de esto, la magnitud del daopor fatiga alcanzado de un evento dado de ciclosde doblado, no puede aplicarse a la vida til detrabajo de forma lineal. A partir de un gran volumende pruebas y ensayos efectuados, se ha acumuladoevidencia que sugiere que una carga dada de ciclosde doblado, aplicada en la etapa tarda de la vida detrabajo del tubo, causa mayor dao de fatiga que lacarga equivalente de ciclos de doblado aplicada mastempranamente en la vida de trabajo del tubo.

Cuando la tubera flexible se somete a ladeformacin plstica causada por los ciclos dedoblado con carga interna de presin, el dimetrodel tubo flexible tiende a crecer o a tomar formade globo. An cuando la carga de presin internase encuentre bastante por debajo de las tensionesde fluencia del material, el cuerpo del tubo quedasometido a tensiones de anulares y radiales queprovocan que el material se distorsione en unfenmeno descrito como crecimiento diametral. Losprincipales factores que influyen en el crecimientodiametral son las propiedades del material, el radiode dobladura, la carga de presin interna y la

geometra de la tubera flexible (dimetro exteriory espesor de pared).

Un problema fundamental con el crecimientodiametral es la interaccin con el equipo demanipulacin de superficie y de control de presin.La carga del bloque de sujecin del inyector del tuboinflexible, usualmente tiene un impacto sobre lageometra del tubo y el efecto tiende a variar deacuerdo con la magnitud de la fuerza normal desujecin, la geometra y desgaste del bloque, y lageometra, presin interna y tipo de material deltubo flexible.

La mayor parte de los inyectores de contra -rotacin convencionales, tienen bloques de sujecinque se han fabricado para ajustarse al dimetroexterno del tamao especificado de la tuberaflexible. Cuando la tubera flexible experimenta elcrecimiento diametral, el aumento en el tamaodel tubo crea una condicin de carga no simtrica,concentrando la carga de la fuerza normal enlos puntos de contacto en los bordes del bloque

t

t

tDc Dy

Dx

dbidbEje Neutro

Geometra del Tuboantes del Ciclo de Doblado

Geometra del Tubodespus del Ciclo de Doblado

Eje de Doblado

Eventos de dobladoque ocurren durantelas operaciones contubera flexible.

Eventos de Doblado1 y 6

Eventos de Doblado2 y 5

Eventosde Doblado

3 y 4

61

1

2 3 4 5

6

Tens

indedobladura

Carretel

Un Viaje

ArcoGua

ArcoGua

Carretel

Tiempo03

4

2

5

Cambios en la geometra deldimetro del tubo como resultado

de la ovalidad.

Los factores

principales que

influyen en el

crecimiento

diametral, incl-

uyen el material,

radio de dobladura,

presin interna y

geometra del tubo.


9/54

15-8

CAPTULO15

La tubera flexible

con material de

mayor resistencia

a la fluencia sufre

un crecimiento

diametral menor.

de sujecin. Estas concentracionesde esfuerzos en puntos focalizados,inducen daos adicionales dentrodel cuerpo del tubo y dan porresultado una deformacin adicional

de tubo.Otro problema con respecto al

crecimiento diametral, se relacionacon el equipo de control de presin. En conjuntodel stripper, contiene bujes de bronce que evitanla extrusin de los elementos del elastmero. Estosbujes tienen un dimetro interno que es ligeramentemayor que el dimetro exterior especificado de latubera flexible. Si el dimetro real de la tuberaflexible sobre cualquier eje alcanza o excede eldimetro interno de los bujes de bronce, entoncesla tubera flexible se atascar dentro de los bujes,dando por resultado un dao en la superficie deltubo. Una vez que se alcanza esta condicin, puedeocurrir que la tubera flexible ya no pase a travs delstripper o pudiera ser que dae el buje de bronce.Para prevenir esta situacin indeseable, se debeponer un lmite al dimetro mximo permisible dela tubera flexible.

Observaciones de las pruebas de fatiga por ciclode dobladuras, que se relacionan directamente alcrecimiento diametral en tubera flexible muestran:

wLa velocidad de crecimiento del dimetro exteriorde la tubera flexible aumenta con el aumento dela carga de presin interna.

w El crecimiento diametral de tubera flexible dedimetros mayores, como un porcentaje de sudimetro especificado tiende a ser mayor que elde la tubera flexible de dimetros menores.

w Las muestras de tubera flexible con mayorresistencia material a la fluencia tienen menorcrecimiento diametral que las muestras conmenor resistencia a la fluencia.

w Las limitaciones de las tolerancias del equipode superficie para el crecimiento diametralpermisible, restringen la vida til efectiva dela tubera flexible bajo condiciones de altapresin a solamente una fraccin de la vida tilproyectada.

Como una consecuencia del crecimientodiametral, la tubera flexible experimenta unadelgazamiento de sus paredes. Asumiendo que la

seccin transversal del cuerpo del tubo permanezcaconstante, a medida que el dimetro crece laredistribucin de material produce entonces quelas paredes del tubo se adelgacen. A medida queel tubo sufre el ciclo de dobladura segn el ejeneutro, los extremos superior e inferior del tubo, sonsometidos a concentraciones ms altas de esfuerzo ysubsecuentemente experimentan el mayor grado deadelgazamiento. El cambio absoluto en el espesorde pared en los extremos superior e inferior del tuboaparenta ser pequeo, y en este momento no se creeque tenga un impacto significativo sobre la vida tilpor fatiga del ciclo de dobladuras de la tubera a

menos que el espesor de pared especificado hayasido inicialmente muy delgado.A medida que la tubera flexible se somete a

los ciclos sobre radios de doblado pequeo, el tubotiende a aplanarse y la seccin transversal asume unaforma elptica. Despus de que el tubo ha pasadopor el ciclo, la deformacin plstica hace que lageometra elptica se convierta en una caractersticadimensional permanente, an cuando la caera

0% Ovalizacin 2% Ovalizacin

5% Ovalizacin 10% Ovalizacin

Dmax = 1.25

Dmin = 1.25

Dmax = 1.2625

Dmin = 1.2375

Dmax = 1.28125

Dmin = 1.21875

Dmax = 1.3125

Dmin = 1.1875

Arriba: Crecimiento diametral inducido por la presin.

Derecha: Ejemplos de cambio geomtrico en el dimetrodel tubo como un resultado de la ovalizacin.


10/54

15-9

TUBERAFLEXIBLE

Los daos al la

tubera flexible,tales como la

ovalizacin,

pueden reducir

significativmente

la resistencia al

colapso.

retorne a la orientacin enderezada. El trminotpico usado para describir la tubera con formaelptica es ovalizacin.

La ovalizacin del cuerpo del tubo reducesignificativamente los valores de la presin de colapsode la tubera flexible, cuando se los compara con los

valores de presin de colapso de la tubera redondade fabricacin comercial. La ovalizacin de latubera flexible puede tambin afectar adversamentela capacidad de sellado a la presin y la interaccincon el equipo de sujecin. Para propsitos prcticosel lmite prudente de operacin para la ovalizacinde la tubera flexible es 5 %.

Con el pasar de los aos se han hecho intentos

de hacer un seguimiento del historial de trabajode las sartas de tubera flexible que se hallan enservicio, para permitir lograr una mxima utilidadcon un mnimo de fallas por fatiga. El resultadode estos intentos ha brindado tres metodologascomnmente usadas para predecir las condicionesde fatiga de la tubera flexible.

METODODELASLONGITUDESCORRIDASUn mtodo no obsoleto, pero relativamente

simplista, usado para predecir la vida de trabajo o vidatil de la tubera flexible, se describe comnmente

como el mtodo de los pies corridos, o longitudescorridas, en el cual la longitud de tubera flexibledesplegada dentro de un pozo se registra en cadatrabajo efectuado. Estas longitudes de tuberadesplegada se suman luego al registro existentede longitudes desplegadas durante el servicio decualquier sarta dada. Dependiendo del ambientede servicio de los trabajos comnmente efectuados,y del historial del campo local, la sarta de la tuberaflexible se retira de servicio cuando las longitudescorridas alcanzan una cifra predeterminada. Losvalores citados para algunas operaciones de serviciovan desde los 250.000 pies hasta 750.000 pies(76.196 hasta 228.589 m), dependiendo del tipo deservicio y condiciones de trabajo.

El mtodo de las longitudes corridas, ofrece ala compaa de servicios, una relativa simplicidadde uso, requiriendo solamente que se registrenlas profundidades mximas de tubera flexibledesplegada dentro del pozo. Sin embargo, haynumerosas limitaciones al uso de este mtodo dehacer el seguimiento a la fatiga, como un medioconfiable de determinar finalmente la vida til deuna sarta de servicio de tubera flexible. Varias deestas limitaciones se describen abajo:

wEl valor de la longitud mxima en uso parallegar a la etapa de retiro de servicio decualquier sarta de tubera flexible, est basadoen las experiencias previas de las compaasde servicios, efectuadas con el mismo tipo detubera, operaciones de trabajo en determinadoscampos de pozo con similares profundidades depozo y tipos de servicio. En general no seconsidera la duracin del servicio efectuado enambiente corrosivo.

Desde el inyector hasta dentro del pozo, muchas

fuerzas actan sobre la tubera flexible.

MTODOSUSADOSCOMUNMENTEPARADISMINUIRLAFATIGADELCICLODEDOBLADO


11/54

15-10

CAPTULO15

wEl mtodo de las longitudes corridas, se enfocatpicamente en el dimetro exterior especificadode la tubera flexible de la sarta en servicio, conuna mnima atencin al espesor de la pared dela tubera, el material del tubo y su resistenciaa la fluencia.

wEl mtodo de la longitud corrida, no tiene formade tomar en cuenta las variaciones del radiodel arco guiador, radio del ncleo del carretede servicio, la carga de la presin interna, ode identificar los segmentos especficos del tubodonde se aplican ciclos de doblado adicionales.

wEl mtodo de descuento o reduccin de la vidatil de trabajo que se aplica en el enfoquede la longitud corrida, no puede extenderse adiferentes tamaos de tubera, ni a diferentescondiciones de operacin. Este mtodosolamente puede usarse, en los casos en que se

ha recogido la informacin sobre el historial detrabajo del material especfico del tubo, sobrela geometra y el equipo de manipulacin ensuperficie y se ha analizado dicha informacinpara llegar a un valor mximo prescrito delongitud corrida.

METODOEMPRICOO DELOSVIAJESUna extensin natural del enfoque de reduccin

o descuento de fatiga por longitud corrida, puedehallarse en lo que comnmente se describe como elmtodo de los viajes. En el mtodo de los viajes se

han incorporado numerosas mejoras al enfoque dela longitud corrida, proveyendo mayor confiabilidada la prediccin de la vida til de trabajo de lasarta de la tubera flexible. Una de las principalesmejoras comprende la evaluacin de la sarta detubera flexible como una serie de longitudes desegmentos separados que pueden ir desde los 100a 500 (30.5 a 152.4 m) de longitud. Este enfoqueaplica una mayor sensibilidad al anlisis de vida til,al identificarse secciones de la tubera flexible queestn sujetas a mayor nmero de ciclos de dobladoque otras, durante un servicio especfico. El nmerode viajes sobre el carrete de servicio y el arcogua de

tubera para cada segmento descrito puede entoncesseguirse y registrarse. Al emplear este mtodo,una reduccin de la longitud del incremento deseccin aumenta la precisin del registro del ciclode doblados. Este tipo de anlisis hace posibleidentificar los segmentos de la sarta de tuberaflexible que han experimentado mayor dao por lafatiga de los ciclos de doblado.

Otra mejora importante del mtodo de losviajes, es que incorpora el efecto de la carga de lapresin interna. Para un arco gua de tubera yun radio del carrete de servicio determinados

la vida til por los ciclos de doblado de la

tubera flexible disminuye significativamente con

el aumento de la carga de presin interna.La evolucin del mtodo de los viajes, incorporapruebas extensas de fatiga por ciclos de doblado

de la tubera flexible, usando equipo de servicio

real o de escala plena (inyector, arco gua de

tubo y carrete de servicios) y magnitudes variables

de carga de presin interna. Numerosas pruebas

de fatiga se realizan en este escenario, para un

tamao dado de tubera flexible a magnitudes

especificadas de presin interna. La informacin

registrada en estas pruebas se us inicialmente

para crear una base de datos para generar una

proyeccin estadstica de la vida til de la tubera

flexible. A partir de estos tipos de pruebapuede identificarse un segmento de la sarta de

tubera flexible que haya acumulado una cantidad

considerable de dao por fatiga en los ciclos de

doblado, proveyendo por lo tanto al usuario, laopcin de retirar del servicio el segmento de tuberaque est severamente daado.

A medida que se fueron haciendo ms pruebasde escala real con ciclos de fatiga las tendencias dela fatiga fueron identificadas para varios tamaosde tubera, geometra del tubo y las condicionesde carga de la presin interna. Los anlisis deestas tendencias proveyeron a los fabricantes con lahabilidad de ajustar las curvas de datos y derivarcoeficientes empricos que fueron incorporados en losenfoques de predicciones convencionales de la vidatil multiaxial, brindando as los primeros modelosde prediccin de fatiga de la tubera flexible.

Las mejoras en el seguimiento del dao por

fatiga efectuadas por el mtodo de los viajes,

ofrecieron un registro mejorado de las condiciones

de operacin presentes cuando ocurren los eventos

el ciclo de doblado, junto con una mayor

sensibilidad en la identificacin de los segmentos

de sartas de tubera flexible sujetos a los ciclos

de doblado. Las limitaciones del mtodo de losviajes o modelaje emprico incluyen la siguiente:

wLos coeficientes empricos derivados del daopor fatiga, son generalmente diferentes para cadacombinacin de material de la tubera flexible,dimetro exterior, espesor de pared, y radios dedoblado.

Debe hacerse el

seguimiento y

registrar porescrito el nmero

de viajes de la

tubera sobre el

carrete de

servicio y el arco

guiador de tubos

(cuello de

ganso).


12/54

15-11

TUBERAFLEXIBLE

Superficie

Puntos de

Contacto en

Friccin

Tubera flexible en tensin

Tubera de Produccin

Punto Neutro

(-) Tubo de Produccin

en Tensin

(+) Tubo de Compresin

en Tensin

(+)Compresin

Tubera de Revestimiento

La tubera de produccin puede pandearse debido alaflojamiento del peso de la columna complicando lacorrida de la tubera flexible.

wSe requieren las pruebas del ciclo de dobladoutilizando equipos de escala plena, para obtenerlos coeficientes de fatiga experimentalmente, locual se hace caro y toma bastante tiempo.

wEl mtodo de los viajes no incorpora el daoal cuerpo de la tubera que se ocasiona comoresultado de las operaciones de servicio en elpozo. Este dao incluye el desgaste exterior delcuerpo del tubo, corrosin interna / externa(atmosfrica e industrial), o melladuras, cortes oaraazos que resultan por el uso del equipo demanipulacin en superficie.

wLos datos de pruebas obtenidos de las mquinasde fatiga por ciclos de doblado, usualmente

correspondern a una presin interna constante.En las operaciones de servicio de pozo, donde serequiere el bombeo de fluidos, la magnitud dela presin interna presente en la tubera flexiblevariar a lo largo de toda la longitud de lasarta. Por lo tanto, a medida que la tuberaes desplegada y recuperada, cada seccin de lacolumna tendr una diferente presin interna endonde ocurre el ciclo de doblado.

wLas variaciones de la carga de la presin internaen el punto del ciclo de doblado, requierenun registro complicado y un procedimiento deprediccin para proveer un pronstico realistade la vida til. Esto requiere de inversinen instrumentacin de registro en superficie y

sistemas sofisticados de recoleccin de datos,tales como computadoras porttiles, as como eluso de sistemas de software complicados para elmanejo de tubera, para el seguimiento y para elmantenimiento y puesta al da de los registros dela vida til de la tubera que se compila.

METODOTEORICOUn tercer mtodo para predecir los ciclos de

fatiga por doblado en la tubera flexible, incorporamucho del mismo enfoque que se desarroll parael mtodo de los viajes / emprico, brindando un

modelo de prediccin terico basado en los principiosfundamentales de la fatiga, con la sensibilidadenfocada en la geometra del tubo, los radios deldoblado y las propiedades del material del tubo.

El modelaje terico de fatiga involucratpicamente el uso de algoritmos de plasticidad yalgoritmos de dao. El algoritmo de plasticidadse usa para estimar el esfuerzo instantneo y lascondiciones de tensin del material de la tuberaflexible para un radio de doblado especifico y unacarga de presin interna especifica. El algoritmo dedao se usa para cuantificar la reduccin en la vidatil del tubo (que comnmente se la llama dao)

causado por las condiciones especificas de esfuerzo/ estiramiento y finalmente suma el dao por cadaciclo de doblado para obtener un valor generalpara la vida til. Este valor de dao por fatigase expresa usualmente como un porcentaje de lavida de trabajo til pronosticada para un tubo ycondiciones de prueba dadas.

El algoritmo de plasticidad en el modelo terico,requiere el aporte de las propiedades especificas delmaterial.

Parmetros tales como el Mdulo de Elasticidady el Mdulo de Poisson son bastante conocidos.Sin embargo las propiedades del material obtenidas

bajo la carga de doblado cclico, son diferentes deaquellas obtenidas con la carga simple montona,tales como las usadas en las pruebas de traccin otensin. Estas propiedades cclicas del material sedeterminan por pruebas controladas en laboratoriode muestras tomadas de las sartas de servicio detubera flexible. Aunque estos mtodos estn bienestablecidos, la mayor parte de las pruebas de

Con el mtodo

terico de

descuento, la

vida til de un

tubo se pron-

ostica a travs de

una serie de

clculos.


13/54

15-12

CAPTULO15

A medida que

aumenta el

dimetro exterior

de la tubera

flexible debido al

crecimiento

diametral, la vida

til disminuye.

FUERZAS EN LA TUBERA

El pandeo de la tuberaflexible es concntrico a lacaera de produccin o a

la tubera de revestimiento

Sinusoidalbi - dimensional

Helicoidaltri - dimensional

laboratorio se efectan uniaxialmente,donde la muestra se carga a lo largo deun solo eje en contraste con la carga dela tubera flexible, que es multiaxial.

Las ventajas de usar modelostericos, incluyen la gran precisin de

la prediccin de la vida til reducidapor la fatiga del ciclo de doblado, con lacapacidad de predecir la vida til paracondiciones de cargas variables. Laslimitaciones de usar modelos tericosincluyen lo siguiente:

w Una porcin del algoritmo deplasticidad implica la aplicacinde propiedades uniaxiales delmaterial a condiciones de cargamultiaxial. Estos modelosdependen parcialmente de parmetros obtenidosempricamente (con mquinas que simulan lafatigas a escala real) para brindar predicciones dela vida til.

wEl mtodo terico no incorpora el dao alcuerpo del tubo ocurrido como resultado de lasoperaciones de servicio de pozo. Este tipo dedao incluye el desgaste exterior del cuerpo deltubo, la corrosin interna y externa (atmosfricae industrial), o ralladuras, cortes y rasponesresultantes del contacto con el equipo demanipulacin de superficie.

wLa informacin obtenida de pruebas enlas mquinas de ciclo de fatiga por doblado,usualmente se registra a una presin internaconstante. En las operaciones de servicio depozo, donde se requiere el bombeo de fluidos,la magnitud de la presin interna presente enla tubera flexible variara a lo largo de toda lalongitud de la sarta. Por lo tanto, a medida quela tubera se despliega y recupera, cada seccinde la sarta tendr una presin interna diferenteen el punto donde ocurre el ciclo de doblado.

wLa carga de presin interna variable en el puntodel ciclo de doblado, requiere un registro yprocedimientos de prediccin complicados, para

proveer pronsticos realistas de la vida til. Paraesto se requiere efectuar cuantiosas inversionesen instrumentacin de registro de superficiey sofisticados sistemas de recoleccin de datostales como computadoras porttiles, as comocomplicados sistemas de software para elmanejo de tubera con los cuales se haceel seguimiento; asimismo mantener registrosactualizados que se ha compilado sobre la vidatil del tubera.

De esta discusin sobre el comportamiento de

la fatiga de la tubera flexible podemos concluir:wLa vida til de la tubera flexible puede

extenderse aumentando el radio de doblado delarco gua de la tubera y el ncleo del carretepara un tamao de dimetro especfico.

wLa vida til de un tamao especfico de tuberaflexible, puede aumentarse seleccionando untubo con pared ms gruesa.

wLa vida til de la tubera flexible puedeextenderse aumentando la resistencia a lafluencia del material del tubo.

w

En comparacin, a medida que el dimetroexterior de la tubera flexible aumenta, la vidatil (vida de la fatiga del ciclo del doblado)disminuye.

Las consecuencias de hacer trabajar la tuberaflexible con cargas de presin interna, establecieronuna creencia en la industria de que los ciclosrepetidos sobre las sartas de tubera flexible a bajaspresiones, permiten un mayor grado de confiabilidady aumentan la vida til de servicio de la tuberaComnmente se efectan servicios con sartas detubera flexible con presiones internas que excedenlos 10.000 psi (689,5 bar). Se considera que

estos servicios son especficos para cada trabajo yrequieren sartas de tubera flexible especialmentediseadas para trabajo pesado. Dan por resultadoel retiro de servicio temprano de la sarta debidoa los dramticos efectos del crecimiento diametralPuesto que la presin interna aplicada al tuberavariar significativamente durante la vida de serviciode la tubera, una prediccin precisa de la fallapor los ciclos de doblado requiere el uso demodelos numricos sofisticados, que se respaldan por


14/54

15-13

TUBERAFLEXIBLE

Las unidades de

tubera flexiblecomprenden

componentes

diseados para

inyectar o

recuperar una

sarta contina de

tubera.

Carrete de TuberaOperado

Hidrulicamente

Consolade Control

Fuente deEnerga

Motriz

GuiadorHorizontal

Contador

Tubera flexible

Arco Guade Tubera

Conjunto delStripper

Columna de

Control de Pozo

Patas de Apoyodel Inyector

Te de Flujo

Vlvula delCabezal de Pozo

Inyector deTubera dePotenciaHidrulica

Eslinga mltiple

programas detallados de monitoreo en sitio diseadospara evaluar todas las condiciones operativas de latubera en servicio.

En la actualidad existen en la industria variosfabricantes de equipos de tubera flexible quecomercializan varios diseos de inyectores de tuberaflexible, carretes de servicio para tubera yequipamiento conexo para control de pozos. Losdiseos de inyectores disponibles dentro de laindustria hoy en da, incluyen el sistema de bloquede cadena opuesta contra- rotatoria, equipo motrizde rodillos de cadena arqueada, sistema de transportede agarre opuesto de cadena simple y el sistema motorde roldanas. El diseo predominante de equipo que

se usa en la actualidad, incorpora el inyector verticalcon sistema motor de cadenas contra- rotatorias paratubera flexible. Para propsitos de demostracionesprcticas, las siguientes descripciones de tuberaflexible se enfocarn en los componentes especficosde la unidad que soportan el conjunto motor deinyector de tipo vertical contra- rotatorio. Sinembargo, los otros tipos de diseos de inyectores sediscutirn donde las descripciones del desempeode determinados inyectores especficos los ameriten.

La unidad de tubera flexible es un sistemade servicio porttil con fuerza motriz hidrulica,diseado para inyectar y recuperar una sarta continade tubera concntrica a la caera de produccinque tiene mayor dimetro interno, o en sartasde tubera de revestimiento. La tubera flexible

diseado para las aplicaciones de servicio de pozos, sehalla disponible en tamaos de 0,750 de dimetroexterno (19,05 mm) hasta 3,500 de dimetro externo(88,9 mm.). Existen tamaos mayores disponibles,dependiendo de las especificaciones del cliente.

Los componentes bsicos de la tubera flexible,incluyen:w Inyectorw Arco Gua de la tubera (cuello de ganso)w Carrete de Serviciow Fuente de Potencia / Energa Motrizw Consola de Controlw

Equipamiento de Control y Monitoreow Conectores de Tubera flexible para Interior dePozo

w Equipos de Control de Pozos (Preventores deReventones/ Empaques).

DISEODELEQUIPO


15/54

15-14

CAPTULO15

Motores Hidrulicos GemelosRadiales a Pistn y Frenos

Integrales a Prueba de Falla

Bloques de Agarrede Precisin enMetal Fundido

Cadena conpaso de 2"

Patn Exterior

Cilindros de Tensinde la Cadena

Cilindros deAgarre de la carga

Celda de Carga

Engranaje deSincronizado

Punto de Apoyode la Seccin Motriz

Rueda LocaDentada

PatnInterior

Accesorios paraEngrase de

Rodillos

Engranajes deSincronizado

Los Bloques de agarreson especficos parala tubera flexible en

uso.

Izquierda: Cabezainyectora de tubera

flexible.

Derecha: Vista encorte de un inyector

montado en un patn

El inyector de tubera flexible es el componenteusado para agarrar la tubera de longitud continay proveer las fuerzas necesarias para desplegarlo y

recuperar el tubo dentro y fuera del orificio delpozo. El conjunto del inyector est diseado paraefectuar tres funciones bsicas.

wProveer el empuje requerido para insertar latubera dentro del pozo contra la presin o paravencer la friccin del pozo. La tubera puede serinsertada mientras se la corre a extremo abierto,o usada para llevar hacia el interior del pozoherramientas y dispositivos sujetos en el extremode la tubera f lexible.

w Controlar la velocidad de descenso de la tuberadentro del pozo, bajo varias condiciones de pozo.

w Soportar todo el peso de la tubera y acelerarloa la velocidad de operacin, cuando se esteextrayndolo fuera del pozo.

La figura que se muestra debajo ilustra el armadosimplificado de un inyector de tubera flexible yla columna de preventores de reventonessobre uncabezal de pozo. Existen varios tipos de inyectorescon traccin de cadena contra- rotatoria en uso en

la industria de tubera flexible y la forma en la cuallos bloques de agarre se cargan, vara de diseoa diseo. Una demostracin simplificada de loscomponentes principales comunes a estos tipos deinyectores, se muestra en la figura que est debajoTodos estos tipos de inyectores manipulan la sarta

continua de tubera utilizando dos cadenas detraccin opuestas, con mando a pin o ruedadentada, los que estn movidos por motoreshidrulicos contra- rotatorios.

El concepto operativo fundamental del inyectorde cadenas opuestas contra- rotatorias, es uno queusa cadenas de traccin fabricadas con bloques deagarre inter-trabantes montados entre los eslabonesde la cadena. Estos bloques de agarre estn diseadopara minimizar el dao a la tubera flexible y debenser fabricados para ajustar la circunferencia de lasarta de tubera flexible, o acabados con una formaen V para acomodar tamaos variables de dimetros

externos de tubera flexible. El conjunto de traccinde cadenas, opera bajo el principio de la friccinmoderada. La tubera flexible est cargado porbloques de agarre opuestos con suficiente fuerzanormal aplicada de manera que las fuerzas defriccin resultantes en los bloques de agarre, seanmayores que las cargas axiales de la tubera (tensin ocompresin) y menores que la fuerza requerida para

El conjunto

inyector provee la

fuerza requeridapara insertar la

tubera dentro del

pozo contra la

presin y para

vencer la friccin

del pozo.

INYECTORDETUBERA


16/54

15-15

TUBERAFLEXIBLE

Arriba: El bombeo de nitrgeno es una operacin comn.

Izquierda: Un tablero de control.

colapsar el tubo. Esta fuerza normal aplicada puedeser provista de tres maneras hacia los inyectoresverticales de traccin de cadenas contra- rotatorias

En dos de los tres casos, los bloques deagarre son forzados sobre el tubo por una serie derodillos hidrulicamente cargados, ya sea instaladoscomo juegos de patines detrs de las cadenas, ointegralmente con las cadenas. En el caso en quela cadena del bloque de agarre contiene rodillosexcntricos (levas), estos rodillos excntricos estncargados por unas barras de apoyo planas activadashidrulicamente, e instaladas directamente detrs delas cadenas. En caso de que la parte posterior de la

cadena sea plana, los rodillos estarn contenidos enlas barras de soporte o patines instalados detrs delas cadenas. Un tercer tipo de concepto de cargadode cadena, utiliza un sistema doble de cadenas,donde una cadena interna se utiliza para resistir lacarga de fuerza normal de la cadena exterior.

En todos estos sistemas de traccin de cargas, seusan cilindros hidrulicos para alimentar la presinde traccin y la consiguiente fuerza normal aplicadaa la tubera flexible Adicionalmente estos diseosde cargado por cadena requieren de un sistema deemergencia para mantener la traccin, para el casode una prdida de presin hidrulica de la fuente.

Tpicamente esto consiste en un acumulador y unabomba hidrulica manual ubicada en la cabina decontrol.

Con el transcurso del tiempo las inversionesde carga, provocarn que el sistema motor decadena se desgaste y se estire. Adems de cargarhidrulicamente los bloques de agarre que actan

sobre la tubera flexible, el sistema motor de las

cadenas, debe estar equipado para aplicar tensinque minimice el aflojamiento de las cadenas.Tpicamente la tensin de la cadena debe seraumentada cuando se est insertando, para evitar elpandeo de la cadena. Se usan cilindros hidrulicospara alimentar la presin tensionadora y deberatenerse disponible un sistema de emergencia paramantener la tensin de la cadena en el caso de que hayaprdida de presin hidrulica de la fuente. Usualmenteeste sistema consiste en un acumulador y una bombahidrulica manual, ubicada en la cabina de control.

Se usan motores hidrulicos como fuerza motrizsobre los bloques de la cadena de traccin. Unsistema de contrapeso hidrulico provee el frenadodinmico cuando la presin hidrulica de losmotores hidrulicos cesa. Muchos motores tienenfrenos actuados mecnicamente, que se sueltanhidrulicamente y vienen como componentes internosque traban automticamente cuando la presinhidrulica cesa en el motor. En otros casos seutilizan frenos mecnicos externos separados.

Es de importancia crtica que el inyector tengaun indicador de peso que mida la carga de tensinde la tubera flexible justamente por encima delstripper, con una pantalla de peso medido que pueda

ver el operador de la unidad durante el serviciocon la tubera flexible. Deber tambin tenerse unindicador que mida la fuerza de compresin en latubera flexible, debajo del inyector cuando se estinsertando la tubera flexible a presin dentro delpozo (a menudo se refiere a esto como un pesonegativo).

Puede usarse un

sistema de

emergencia que

incluya un

acumulador y unabomba hidrulica

manual, para

mantener la

traccin si es que

se pierde la

alimentacin de

presin.


17/54

15-16

CAPTULO15

Un soporte de

gatos es una

estructura de

acero que

soporta el inyector

en un marco

elevado.

La gua de tuberaayuda a prevenirel pandeo desde

las cadenas deinyeccin hasta el

stripper.

Un sensor de carga de clula para la indicacin del peso

En la base del inyector se halla un mecanismo destripper hidrulicamente operado que se posiciona alo largo del eje central de la tubera flexiblecuando se asegura en el conjunto motor de lacadena. El stripper es el dispositivo de control depresin primario en el arreglo de los preventores dereventones de la unidad de tubo flexible. La presinde trabajo mxima estndar especificada para elconjunto del stripper es de 10000 psi (689.5 bar),pero alguno de los nuevos conjuntos de stripperestn diseados para presiones de trabajo hasta de15000 psi (1034.25 bar).

El inyector deber de estabilizarse cuando se loarma, para minimizar la posibilidad de aplicar cargasde doblado dainas a la columna de preventoresde reventones y al cabezal del pozo. El inyectorpodr estabilizarse encima del cabezal del pozousando patas telescpicas, un marco de carga elevadohidrulicamente (comnmente llamado un soportede gato), o usando un mstil o estructura de tipotorre. Las patas telescpicas generalmente se usan ensistemas donde la altura del inyector o el diseo delcabezal del pozo no permiten el uso de un soporte

de gatos. Cuando se usan las patas telescpicas,las secciones superiores estn dentro de 4 ranurasubicadas en el permetro del marco del inyector yluego aseguradas con pasadores a la altura requerida.

Se utilizan zapatas debajo de cada patatelescpica, para distribuir el peso del inyector sobrela superficie del suelo. Se logra mayor rigidez delas patas ajustando tensores montados debajo de lassecciones de las patas. Cabe hacer notar queel peso y las fuerzas de operacin del inyector

del conjunto de la columna de preventores dereventones se transfieren directamente al cabezalcuando se utilizan las patas telescpicas.

En los escenarios donde se tiene una superficiesin obstrucciones para armar el equipo, (por ejemploplataformas marinas), se recomienda que se soporteo se apoye el inyector usando un soporte de gatoUn soporte de gato es una estructura de acero quesoporta el inyector sobre un marco de elevacincontrolado hidrulicamente o mecnicamente. Unavez que se alcanza la altura deseada, se ponen lospasadores a las cuatro patas y se fijan en el sitio. Labase del soporte de gato, distribuye uniformementeel peso del inyector alrededor del permetro delsoporte. Entre los beneficios que da un soportede gatos comparado con las patas telescpicas, seincluyen la mayor estabilidad, latitud al soltar elsoporte de la gra montante durante el servicio queno sea de importancia crtica, y la seguridad.

En los escenarios de armado de equipo en quese requiera un mstil, deben tomarse precaucionespara minimizar la carga axial ejercida sobre el cabezadel pozo por el inyector y la columna de preventoresde reventones. Adicionalmente, el inyector deberser asegurado de alguna manera dentro del mstil

para minimizar el movimiento de cabeceo y rotacindel inyector durante el servicio. En todos locasos, el inyector debe ser asegurado al suelo o ala estructura, con por lo menos una cadena sujetaen el frente del marco (de frente al carrete) y doscadenas desde la parte posterior del marco. Parapoder minimizar el efecto de los momentos flectorescreados en el cabezal del pozo, las cadenas usadaspara estabilizar el inyector, nunca deben asegurarseal cabezal del pozo ni al rbol de produccin.


18/54

15-17

TUBERAFLEXIBLE

El carrete de

servicioalmacena la

tubera flexible y

sirve como un

dispositivo de

bobinado

durante las

operaciones.

Radio del ArcoGua- Tubera

Motores deInyector

Marco delChassis

Multi-part Sling

Clula de Carga

RuedasDentadasInferiores

Conjunto del Stripper (parcial)

Punto deApoyo de

la Seccin Motriz

Contorno delSoporte del SistemaMotriz de Cadenas

Rodillos

Izquierda: La estabilizacin del inyector puede requerir soportes de gatos y gras.

Abajo izquierda: vista lateral de un carrete de servicio.

Abajo derecha: componentes bsicos del conjunto del inyector.

Los inyectores de cadena opuesta contra-rotatoria, usan un arco guiador de tubera, que estubicado directamente encima del inyector, como

puede verse en la figura a la izquierda. El arcoguiador de tubo soporta la tubera a lo largo de todoel radio de doblado (90+ grados) y gua la tuberaflexible del carrete hacia las cadenas inyectoras.El conjunto del arco gua, incorpora una serie derodillos o cojines a lo largo del arco para soportar

la tubera y deber tambin incluir una serie derodillos superiores para centrar la tubera flexible amedida que viaja sobre el arco gua. El nmero,tamao, material y espaciamiento de los rodillospuede variar significativamente, segn los diferentesdiseos de arcos gua de tubera. El radio del arco

gua de tubera se define como el radio de curvaturadel eje central de los rodillos inferiores.

El carrete de servicio sirve como un mecanismode almacenamiento de la tubera flexible duranteel transporte y como el dispositivo de bobinadodurante las operaciones con tubera flexible. Lafotografa que se ve debajo, a la izquierda, muestrauna vista lateral de un carrete de servicio tpico.El extremo interno de la unidad, est conectado a

travs del segmento hueco del ncleo del carrete, auna articulacin giratoria de alta presin montadadirectamente en el ncleo. Esta articulacin giratoria,esta asegurada a una seccin estacionaria de latubera que est luego conectada al sistema debombeo de fluido o gas. En consecuencia puedenmantenerse el bombeo y la circulacin continuosdurante el trabajo. Tpicamente, se provee unavlvula de cierre de alta presin entre la tuberay el ncleo del carrete para usarla en caso deemergenciapara aislar la tubera de las lneas debombas de superficie. El carrete debe tener unmecanismo para evitar el movimiento accidentalde rotacin de tambor, cuando se requiere esta

ARCOGUIDADORDETUBERA

CARRETEDESERVICIO


19/54

15-18

CAPTULO15

El cubo de circulacin transmite fluidos desde las lneas delas bombas hacia el interior de la tubera.

Un motor de traccin hidrulica instalado en un carrete.

condicin. En todo caso, la estructura de soportedel carrete deber estar asegurada para prevenir sumovimiento durante las operaciones de trabajo.

Adems del servicio de bombeo de fluidos delcarrete, existen sartas de tubera flexible que se usanespecficamente para servicios de lneas elctricas

de cable. La lnea de cable se corre por dentrode la tubera flexible y termina en el ncleo delcarrete, saliendo por un compartimiento de entradaa presin. El cable multi- conductor, se corre de laentrada a presin a una conexin rotatoria (anillocolector) similar a aquellos que se encuentran enlas unidades de lneas de cables elctricos. En loscarretes equipados para servicios de lneas elctricas,stas conexiones elctricas estn ubicadas en el ncleodel carrete, opuestas a la articulacin giratoria.

La rotacin del carrete de servicio se controlamediante un motor hidrulico que puede estarmontado en el bloque del carrete para dar traccin

directa, o puede ser operado por el conjunto motorde cadena y rueda dentada. Este motor se usapara mantener una traccin constante en la tubera,manteniendo en consecuencia la tubera envueltaajustadamente sobre el carrete. Durante la inyeccinde la tubera, se mantiene una ligera contra- presinen el motor del carrete para permitir que el inyectortire, desenvolviendo la tubera del carrete, al mismotiempo que mantiene la tubera en tensin entreel inyector y el carrete. La tensin provista por elcarrete sobre la tubera flexible entre el carrete y elinyector, se llama comnmente la contra- tensindel carrete.

Cuando se recupera tubera del pozo, la presindel motor del carrete se incrementa para permitir larotacin del carrete de manera que se mantenga ala par con la velocidad de extraccin del inyector detubera. El sistema motor del carrete debe producirsuficiente traccin para proveer a la tubera flexible

la tensin requerida para doblar la tubera sobre elarco gua y llevarlo hacia el carrete. Adems de estoel sistema motor del carrete debe tener suficientetraccin para acelerar el tambor del carrete desde laposicin de detenido, hasta la mxima velocidad deinyector, a un ritmo aceptable. La traccin debe sercapaz de mover un tambor completamente cargadocon la tubera llena de fluido.

La tubera flexible almacenada en un carretede servicio tiene tensiones residuales internas quecrean una condicin para la potencial desenvolturay salto hacia afuera como resorte de la tubera desdeel carrete, si es que se afloja la contra-presin en la

tubera. Para evitar que la tubera flexible se sueltecon esta accin de resorte o ltigo, el extremo librede la tubera flexible debe ser siempre mantenido entensin. Durante las operaciones, la contra- tensindel carrete evita que el mismo salte como resorte.

El carrete de

servicio deber

tener unmecanismo para

evitar el

movimiento

rotatorio

accidental del

tambor.


20/54

15-19

TUBERAFLEXIBLE

Izquierda y derecha: Dos ejemplos de mecanismos de gua niveladora de tubera y lubricador de tubera flexible.

Cuando no se halla en operacin, el extremo de la

tubera flexible debe sujetarse para evitarse que saltecon golpe de ltigo.

Debern tambin incluirse tem adicionales deseguridad en el conjunto del carrete, para proveerun sistema de frenos activado hidrulicamente. Lafuncin principal del freno del carrete, es la dedetener la rotacin del tambor si es que la tubera separte accidentalmente entre el carrete y el inyector,o si ocurre una condicin de escape descontrolado.Este sistema de frenos no tiene la intencin dedetener la provisin de tubera descontrolada en elmodo de escape, sino solamente ofrecer resistenciapara disminuir la velocidad de la rotacin del carrete.

El freno puede tambin minimizar la tendencia dela tubera en el carrete, de saltar como resorte en elcaso de prdida de presin hidrulica y por lo tanto,prdida de la contra- tensin del carrete. Cuando setransporta el carrete, el freno evita la rotacin delcarrete. Muchas unidades incorporan un dispositivoen sus sistemas de potencia hidrulica, para proveercontra- presin en el motor que disminuya lavelocidad del carrete. Otras unidades emplean unsistema de frenado mediante zapatas de friccin,que se aplican hidrulicamente o mecnicamentesobre el dimetro externo de la brida del carretepara ayudar a disminuir la velocidad de rotacindel carrete.

La tubera es guiada al carrete de servicioutilizando un mecanismo de servicio llamado elconjunto de gua niveladora de envoltura (devanador),que alinea apropiadamente la caera a medida quese envuelve o se desenrolla en el carrete. El conjuntode gua niveladora, cruza a todo lo ancho del tambordel carrete de servicio y puede elevarse a cualquieraltura, lo cual lo alinear la caera entre el arcogua de tubera y el carrete. Generalmente un

contador de profundidad mecnico est montado

en el conjunto de la gua niveladora de envoltura,que incorpora tpicamente una serie de ruedas conrodillos colocados en contacto con la tubera flexibley con una transmisin para medir mecnicamentela longitud de tubera que se est dispensando atravs del mismo. La gua niveladora, debe sersuficientemente fuerte como para manejar las cargasde doblado y cargas laterales de la tubera flexible.Durante el transporte, el extremo libre de la tuberaflexible est usualmente sujeto con una abrazaderao grampa a la gua niveladora para evitar ellatigazo. La gua niveladora puede tambin estarequipada con una grampa operada hidrulicamente

o neumticamente, que puede ser manipulada paraasegurar la tubera flexible en la barra longitudinaldel marco de la gua niveladora de envoltura.

En muchos casos el carrete de servicio estequipado con un sistema para lubricar el exteriorde la tubera flexible evitando as la corrosinatmosfrica y reduciendo las cargas de friccin que segeneran al desplegar la tubera a travs del dispositivoenergizado del stripper. El sistema de lubricacindebe conformarse a todas las regulaciones locales ygubernamentales. Por otra parte, no se recomiendarociadores que atomizan lubricantes sobre el carretedebido a que stos usan materiales altamenteinflamables.

La articulacin rotatoria de alta presin yla tubera deben tener una presin de trabajoespecificada por lo menos con el mismo valor delde las especificaciones de presin estipuladas en RP5C7, Prrafo 4.10.3 (b), de API, o a una presinespecificada por lo menos al mismo valor de lapresin interna de fluencia de la tubera flexible,cualquiera que cumpla con el criterio del trabajoespecificado. Deber darse consideracin especial a

Tpicamente se

incluye un sistema

de frenado

activadohidrulicamente

en el conjunto del

carrete.


21/54

15-20

CAPTULO15

Vista del interior de una unidad de tubera flexibleMedidor Mecnico de Profundidad

los casos en los cuales la articulacin flexible y latubera pueden entrar en contacto con los fluidosdel pozo. Por lo menos deber incorporarse unavlvula de cierre entre la tubera flexible y laarticulacin giratoria de alta presin.

Deben mantenerse buenos registros al operarcon tubera flexible. Debe mantenerse un registrode operaciones de carrete con cada carrete en uso.

Al documentar la longitud de carrera de tubera,nmero de ciclos, tipo de trabajo, porciones dondese haya observado cualquier dao y el nmerototal de pies (metros) corridos con la tubera, sesabr cuando la tubera puede cortarse o sacarlode servicio antes de que falle en el trabajo. Si senota un dao visible, deber aplicarse un factor dedisminucin de la resistencia total de la tubera.

El diseo de la consola de control para unaunidad de tubera flexible, puede variar con cadafabricante, sin embargo, normalmente todos loscontroles estn posicionados en una consola remota.Un diagrama simplificado de un tablero de control,se ve ms adelante, y se corresponde con la foto de

arriba. El conjunto de la consola est completo contodos los controles e indicadores requeridos paraoperar y controlar todos los componentes que sehallan en uso y puede estar montado en un patnpara uso costa fuera o permanentemente montadoscomo ocurre con las unidades de tierra.-. La consolamontada en un patn, puede estar colocada dondese la necesite en el sitio del pozo, segn el deseodel operador. Los motores del carrete y el inyectorse operan desde el tablero de control, a travs devlvulas que determinan la direccin del movimientoy la velocidad de operacin de la tubera. Tambinestn ubicados en la consola, los sistemas de control

que regulan la cadena de transporte, el conjuntodel stripper y varios componentes para el controldel pozo.

MEDIDADELACARGALa carga puede ser definida como la fuerza de

tensin o compresin que se ejerce sobre la tuberaflexible, justamente por encima del stripper y es

una de las medidas ms importantes necesarias parala operacin apropiada de la unidad de tuberaflexible. La carga puede ser afectada por variosparmetros fuera del peso colgante de la tuberaflexible, e incluye la presin del cabezal de pozo, lafriccin del stripper, la contra- tensin del carrete yla densidad del fluido que se halla dentro y fuera

Debe incorporarse

por lo menos una

vlvula de cierre

entre la tubera

flexible y la

articulacin

giratoria de alta

presin.

CONSOLADECONTROL

CONTROLCRITICOY QUIPODEMONITOREO

REGISTRODEOPERACIONESDELCARRETE


22/54

15-21

TUBERAFLEXIBLE

Izquierda y derecha, un medidor elctrico de profundidady un indicador de velocidad.

de la tubera flexible. La carga debe ser medidadirectamente usando una clula de carga que midela fuerza que la tubera flexible est aplicandoal inyector. Puede obtenerse indirectamente unamedida secundaria de la carga, midiendo la presinhidrulica aplicada a los motores inyectores. Tambin

se hallan disponibles y en uso, medidores electrnicosde tensin o esfuerzo.

PROFUNDIDADMEDIDALa profundidad medida, es la longitud de tubera

flexible que debe desplegarse a travs del inyector.La profundidad medida puede ser significativamentediferente de la profundidad real de la tubera flexibleque est dentro del pozo, debido al estiramiento,la dilatacin trmica, la elongacin mecnica,etc. La profundidad medida puede ser observadadirectamente en varios lugares de la unidad detubera flexible, usando una rueda de friccin

que toma contacto con la tubera flexible. Laprofundidad medida puede ser tambin obtenidaindirectamente, midiendo la rotacin de los ejesdel inyector. Una unidad de tubera flexible, nodebe ser operada sin haber desplegado y colocadoel medidor de profundidad de manera que lo veael operador de tubera flexible. La profundidadmedida debe ser registrada como una funcin detiempo y con relacin a la presin aplicada a la sartade tubera flexible, para usarla en los clculos delciclo de fatiga por doblado.

MEDIDADELAVELOCIDADLa velocidad puede calcularse a partir del

cambio en la profundidad medida durante unperodo especifico de tiempo.

PRESIONDEENTRADAA LATUBERAFLEXIBLELa presin de bombeo en la entrada de la

tubera flexible, debe ser controlada y mostrada aloperador, as como registrada para usarla en losclculos de fatiga del ciclo de doblado. Este sistemade medicin de presin, debe incorporar un mtodode aislar el fluido bombeado, para que no se vaceen la cabina de control si llegara a ocurrir una falladel manmetro.

PRESIONDELCABEZALDEPOZOLa presin del pozo alrededor del exterior de

la tubera flexible en el cabezal de pozo, debe sercontrolada y mostrada al operador. Este sistema demedicin de presiones, debe incorporar un mtodode aislar los fluidos del pozo para que no se vacendentro de la cabina de control, en el caso de queocurriera una falla del manmetro.

La profundidad

medida de la

tubera flexible,

puede diferir de

la profundidad

real debido al

estiramiento, la

dilatacin trmica

o la elongacin

mecnica.


23/54

15-22

CAPTULO15

k

Presin delCabezal de Pozo

Control de Presinde la Columna de

Control de Pozo

Manmetro de laColumna de

Control de Pozo

Vlvulas de losArietes de la Columna

de Control de Pozo

Control dePresin

del Stripper

Freno delInyector

Presin delStripper

Presin Hidrulicadel Inyector

Control delInyector

Control de Presindel Inyector

Indicador de Cargade Empuje / Peso

Control de Presindel Carrete

Presin Hidrulicadel Carrete

Interruptores deMatado de Emergencia

Controles delCarrete

Velocidad deInyector (Alta, Baja)

Aceleradordel Motor

Presin de la Cadenade Traccin del Inyector

Presin de Bombeodel Fluido de Circulaci

ControlesBsicos de una

unidad detubera flexible

CONTROLESDELEQUIPOY PARAMETROSLos siguientes controles y parmetros relativos

deben ser controlados para asegurarse que el equipoest funcionando correctamente.

wFuerza de Traccin: La fuerza de agarre o sujecin

que el inyector aplica a la tubera flexible.wTensin de Cadena: La tensin de la cadena

necesaria para la insercin y eliminar la partefloja (de la cadena)

wPresiones hidrulicas del Sistema de Control dePozo.

wPresin Hidrulica de la Contra- Tensin del Carrete.

wPresin Hidrulica del Sistema Motriz del Inyector.

wPresin Hidrulica del Stripper.

wPresin y Tensin de Operacin del Carrete de

Tubera.wDireccin del Nivelador de Envoltura y Direccin

del Carrete de Tubera flexible.

wPresin de Operacin del Inyector de Tubera yDireccin (entrada salida del pozo o parada).

wEnganche de Emergencia del Acumulador dePreventores de Reventones.

wArranque y Parada del Grupo Motriz o Fuentede Poder.

wVelocidad de Aceleracin del Motor del Grupo Motriz.

wPresin del Sistema de Aire.

wPresin del Circuito Auxiliar.

Las unidades que suministran fuerza motrizpara tubera flexible se construyen con muchasconfiguraciones diferentes, dependiendo del

ambiente de operacin. La mayora son movidaspor motores diesel, aunque un nmero limitado usamotores elctricos. La unidad motriz hidrulicase fabrica en el tamao necesario para operar todoslos componentes del sistema de tubera flexible quese hallen en uso. El tamao de conjunto de fuerzamotriz, variar tambin segn las necesidades de launidad de comando hidrulico. La fuerza motrizprincipal utilizada para una unidad especifica detubera flexible, puede variar desde un sistema detoma de fuerza (diseo de Bobtail Land Unit), hastaunidades completas que ocupan un remolque, enun paquete auto- contenido en un patn para uso

costa afuera. En general, el conjunto de la unidadde fuerza motriz principal que se usa en las unidadesde tubera flexible, est equipado con motores diesey bombas hidrulicas de etapas mltiples, que estnespecificadas tpicamente para presiones de 3000psi (206.85 bar) a 5000 psi (344.7 bar). Debernefectuarse pruebas antes del cargado del equipopara verificar el rendimiento con presin sostenidade estas bombas. Adicionalmente, el conjuntodel acumulador para la operacin de control depozos, debe tener suficiente volumen y capacidadde presin para permitir tres ciclos completos decerrado y apertura de todos los componentes de

ariete en uso, sin requerir recargado de lquidos opresin de la unidad de fuerza motriz.

Las unidades de

alimentacin de

fuerza motriz parala tubera flexible

generalmente son

motores diesel.

FUERZAMOTRIZ


24/54

15-23

TUBERAFLEXIBLE

Los componentes modularespermiten el fcil transporte y elarmado de las unidades de tuberaflexible.

Bombas hidrulicas movidas por motores generanla potencia del fluido hidrulico requerida. El fluidousado, es el aceite hidrulico a menos que lo dictende otra manera las restricciones medio- ambientales.Se tienen sistemas de filtrado de aceite y enfriadoincorporados en el circuito para acondicionar el

aceite y proteger los componentes del dao interno.Aunque los sistemas varan de fabricante a fabricante,la mayora de los sistemas contienen cinco circuitosbsicos. Estos circuitos dentro del conjunto depotencia, pueden ser activados individualmente, sucircuito de presin puede ser ajustado, la presindel circuito puede ser monitoreada, y la direccindel flujo del fluido hidrulico puede ser controlada.Estos sistemas son:

wCircuito de Potencia Principal - Provee potenciade fluido para operar el inyector/extractor de tubera.

wCircuito de Potencia para Preventores de Reventones- Provee la potencia hidrulica para operar lospreventores de reventones. Un acumuladorhidrulico debe ser incorporado en algn punto deeste circuito, para proveer una fuente de emergenciade fluido a presin, en caso de que ocurriera unafalla del conjunto de potencia.

wCircuito de Potencia para el Carrete -Provee lapotencia fluida para la operacin del carrete detubera y la gra (en las unidades de tuberaflexible equipadas con gra),

wCircuito Piloto - Proveen la potencia hidrulicaa la red de vlvulas que controla hidrulicamentelos principales componentes del sistema.

wCircuito Auxiliar - Potencia hidrulica de reservapara emergencia y para operar los accesorios queno son estndar.

Los sistemas de

filtrado y

enfriamiento en

las bombas

hidrulicas,

acondicionan el

aceite y protejan

los componentes

de daos internos.

SISTEMA/ CIRCUITOSHIDRAULICOS


25/54

15-24

CAPTULO15

Tapa Retenedora(con buje de bronce)

Energizador(con resorte interno)

Elemento deElastmero del Stripper

Buje de BronceDe Retn Inferior

Pistn Hidrulico

Unin Rpida

Pernos Reten-edores, y Chavetas

de los Pernos

Tapa Dividida y

buje superior

Anillo de NoExtrusin

Energizador

Buje Inferior

Izquierda a derecha: un stripper convencional, una vista de seccin transversal y un despiece de componentes de un stripper.

El sistema de preventores de reventones es unaparte de importancia crtica en la unidad de tuberaflexible y debera usarse en todo programa deservicio con tubera flexible. Est compuesto porel conjunto del stripper y los arietes operadoshidrulicamente, especificados para una presinmnima de trabajo de 10000 psi (689.5 bar), Sinembargo, muchas de las antiguas unidades de tubera

flexible estn todava equipadas con columnascudruples de preventores de reventones para 5000psi (344.75 bar). Existen tambin equipos disponiblesde preventores de alta presin, que tienen unapresin de trabajo de 15000 psi (1034.25 bar).Generalmente para altas presiones o sartas deherramientas de dimetros mayores, se requiere unequipamiento de preventores de reventones.

El stripper est diseado para proveer un sellode presin firme o empaque alrededor de la tuberaflexible, cuando se lo corre dentro del pozo ocuando se lo extrae del pozo con presin en lasuperficie. El sello se logra energizando los insertosempaquetadores del stripper forzndolos contra latubera. La fuerza energizadora se aplica y se controlahidrulicamente desde la cabina del operador.

Puesto que las inserciones se desgastan y sepuede necesitar cambiarlas durante la operacin,muchos diseos permiten el reemplazo cuando el

equipo est armando y colocada la tubera en susitio. En el mercado se hallan disponibles, insertosde varios compuestos diferentes, dependiendo dela aplicacin (calor, presin, fluido, gas, etc.). Loscompuestos ms comunes son los siguientes:

wUretano: Para el uso rudo y tambin tolera elabuso. Quiz es el compuesto que dura mstiempo. Tiene un alto rango de temperaturasde operacin desde los -40 a los 200 F (-40hasta 93.3 C), aunque comienza a deteriorarserpidamente a medida que la temperatura se

aproxima a su lmite superior.wNitrilo: Es el ms comn. Tiene buena

resistencia al aceite y al agua. Tiene un rangode temperaturas ms alto que el del uretano. Noes tan resistente como el uretano. Rango detemperaturas de operacin -10 F hasta 350 F(-23 hasta 177 C).

wViton: Resistente a la mayor parte de losproductos qumicos de petrleo y gas, tienebuena resistencia a la impregnacin con gas.No es tan resistente al desgaste como el nitrilo.Rango de temperaturas de operacin ms alto,

desde 0 F hasta 400 F (-18 a 221 C).wEDPM: Resistente al vapor y a los fluidos y

aguas geo- termales. No es tolerante con el aceiteo petrleo. Propiedades al desgaste similaresa las del viton. Tiene el ms alto rango detemperaturas de operacin, desde 20 hasta 500 F (-7 hasta 260 C).

Deber usarse un

sistema de

preventores en

todo programa

de servicio con

tubera flexible.

STRIPPERS

COLUMNADEPREVENTORESDEREVENTONES


26/54


27/54

15-26

CAPTULO15

El stripper de

puerta lateral

permite unacceso ms fcil

al conjunto de

empaque del

stripper.

Izquierda a derecha: Un stripper de puertalateral, una vista en corte transversal de

un stripper de puerta lateral y elementosde elastmero de stripper cerrado yabierto.

entrelas cadenas y el Stripper Se aplica presinhidrulica desde arriba a los elementos de sello,dando por resultado efectos mnimos de energizacindel pozo.

Stripper Radial - El stripper radial es similar ensu diseo al ariete de tubera (esclusa parcial) con

el fluido hidrulico forzando los arietes opuestosalrededor de la tubera flexible para darle el efectode sello. Los pistones actuadores hidrulicos,incorporan tambin un indicador visual para mostrarla posicin del pistn y para indicar el grado dedesgaste de los elastmeros de sello. Puesto quelos actuadores son horizontales, puede lograrseuna reduccin en la altura total, comparado conlos strippers convencionales. El cambio de loselementos de sellado se efecta desde el espacioabierto debajo del inyector.

En aplicaciones para mayor presin, puedeusarse un conjunto de strippers en tndem. Una

forma de usar estos conjuntos es la de usar ambossimultneamente para distribuir la presin diferencialentre los strippers, lo cual podra aumentar la vidatil de los elementos. El stripper / empaque superiorya sea de puerta lateral o de diseo convencional, estpicamente una unidad estndar, montada como decostumbre. El stripper / empaque inferior se montadirectamente debajo.

El empaque del stripper superior en un conjuntoen tndem, se usa tpicamente como empaqueprimario. El empaque inferior no se energiza y semantiene como reserva. En caso de que el empaquesuperior se desgastara, puede energizarse el inferiorpara lograr el efecto de sello. La operacin

puede continuar o puede reemplazarse el empaquesuperior.

Los arietes hidrulicamente operados en lacolumna de preventores de reventones necesitanefectuar cuatro funciones: sellar el orificio abiertocortar la tubera, sujetar la tubera y sellar alrededorde la tubera. (Vase debajo). Segn lo requieran lasaplicaciones, pueden aadirse ms preventores de

reventones para mejorar la seguridad, la flexibilidad ylos requerimientos operativos. Existen preventores dereventones disponibles, diseados para las unidadesde tubera por parte de varios fabricantes. Estospreventores de reventones se hallan disponiblesdesde 2 hasta 6 3/8 (6.35 a 161.9 mm) y conpresiones especificadas hasta de 15000 psi (1034.25bar)en calidades estndar y para H2S.

PREVENTONESDEREVENTONES


28/54

15-27

TUBERAFLEXIBLE

Los arietes oper-

ados hidrulicam-

ente en los

preventores de

reventones sellan

el pozo abierto,

cortan la tubera,

sostienen la

caera y sellan

el rededor de la

tubera.

Un preventor de reventones cudruple con stripper. Arriba y abajo: un stripper radial y una vista en corte transversal,mostrando la ubicacin de los arietes en una columna cudruple.

La columna de tubera flexible ms comn es lacolumna cudruple. Su juego compacto de arietes mltiplespermite facilidad de armado y de mantenimiento. Elariete cudruple es muy popular y permite alojar arietesciegos, cortadores; de cuas y de tubera.

Los preventores de reventones se colocan debajodel conjunto del stripper. El conjunto estndarpara un arreglo de cuatro arietes (desde arriba hacia

abajo) para tubera flexible es el siguiente:

wPrimer juego - Arietes ciegos

wSegundo juego - Ariete cortador / cizallador

wTercer juego - Arietes de cuas

wCuarto juego - Arietes de tubera (parciales)Los arietes ciegos se utilizan para sellar el pozo

en la superficie cuando se pierde el control demismo. El sellado de los arietes ciegos, ocurre

cuando los elementos de elastmero dentro de losarietes se comprimen el uno contra el otro. Paraque los arietes ciegos funcionen apropiadamente,la tubera u otras obstrucciones a lo largo de loscasquetes de los arietes deben ser retirados. Cabehacer notar que el sello de presin en el conjunto delariete ciego, est diseado para sostener la presinsolamente desde abajo.

Los arietes cortadores / de cizalla de tubera,rompen, cortan o parten la tubera flexible si lacaera se traba dentro de la columna de preventores,o si es necesario cortar la caera (por ejemplo porplanes de contingencia) y para retirar del pozo elequipo de superficie. A medida que se cierranlas hojas de corte sobre la tubera flexible, lasfuerzas impartidas mecnicamente llevan el cuerpodel tubo a la falla. Las hojas de corte deberanser dimensionadas de acuerdo a la tubera en uso,


29/54

15-28

CAPTULO15

Arietes de Corte

Posicionado delos tipos de

ariete dentrouna columna

cudruple.

Arietes Ciegos

Arietes de TuboArietes de Cua

para dar un corte en circunferencia. Si el corte esdeformado, el tubo debe ser arreglado para devolverlesu geometra apropiada. Debe tenerse disponiblesuficiente fuerza y rea hidrulicas para cortar atravs de la tubera. Pudieran requerirse unidadeshidrulicas accesorias de refuerzo, o unidades de

actuadores, dependiendo de la tubera.Los arietes de cua deben estar equipados con

dientes bi- direccionales que al activarlos se asegurencontra la tubera, resistiendo el peso de la caeraque se halla por debajo. Los arietes de cua tambinse cierran sobre la caera y aseguran e impidenel movimiento en el evento de que la presin delpozo amenace el riesgo de expulsar la tubera fueradel pozo. Los arietes de cua estn provistos conmangas de gua, las cuales centran apropiadamentela tubera flexible dentro de las ranuras interioresdel cuerpo del ariete, a medida que las cuas sevayan cerrando.

Los arietes de tubera (o de stripping) estnequipados con sellos de elastmero pre-formadospara ajustar al dimetro exterior especifico de latubera flexible en servicio. Cuando se cierrancontra la tubera flexible, los arietes de tuberase usan para aislar la presin del espacio anulardel pozo debajo de los arietes. Estos arietes estntambin equipados con manguitos gua para centrarapropiadamente la tubera flexible dentro del rebaje dela abertura, a medida que se van cerrando los ariete.

Tpicamente, se posiciona una salida de brida

para lnea de matado, directamente debajo del juegode arietes de corte de tubera y por encima del juegode arietes de cua en la columna de preventores dereventones. Una vlvula especificada a la Presin deTrabajo Mxima Permisible (MAWP) de la columnade preventores de reventones (usualmente 10.000 ps

[689,5 bar]) est montado sobre la brida de la lneade matado. Tambin se incluye por lo menos unavlvula de aislamiento de dimetro pleno de altapresin. Desde esta vlvula, se corre tpicamente unalnea Chiksan de alta presin para conectar la lneade matado a los preventores de reventones. Lalnea de matado normalmente se usa para bombearfluidos dentro del pozo. En una emergencia, la vlvuladel lado de la salida con brida de los preventores dereventones, debe usarse para efectuar el retorno oinvertir la circulacin de fluido. No obstante, hacerretornos a travs de la lnea de matado expone losjuegos inferiores de arietes y los casquillos, a la accin

de los slidos, desperdicios y otros fluidos de retornoEsto pudiera afectar adversamente el funcionamientode los arietes y no es una prctica recomendable.

En los servicios de reparacin y terminacinde pozos que requieren circulacin de los retornosdel pozo hacia la superficie (desperdicios, cidoconsumido, etc.), se recomienda el uso de una t deflujo separada, montada directamente debajo de lacolumna de preventores de arietes cudruples. Estat de flujo debera estar equipada con una vlvula deaislamiento de alta presin especificada a la misma

Los arietes ciegos

se usan para sellar

el pozo en la

superficie.


30/54

15-29

TUBERAFLEXIBLE

Las opciones de armado y de circulacin sonaspectos importantes a tomar en cuenta.

Orificio de 4,06" y Mayores

7,06" o Mayores

Corte/sellado

7,06" o Mayores

De tubo/cuas

BOP Anular(7,06" o Mayores)

Conjunto del Stripper

Cabeza de la tubera

de revestimiento

Cruz de lodos

Lnea de matado a

la bombaLnea del

estrangulador

con controlhidrulico

(HCR) y

vlvula manual

Cubierta o

plataforma

del equipo

de perforacin

CONJUNTODEL STRIPPER

TAPNDOBLE


STRIPPERS ENTNDEM


ALTERNATIVAS

ConexinRpida

Inferior

PREVENTOR- Anular

STRIPPERRADIAL

PREVENTORCUDRUPLE

O DECOMBINACIN

VLVULAS REDUNDANTES DEFLUJO CRUZADO

ARIETES CIEGOS / DE CORTE

VLVULA DE COMPUERTA PARASELLO SUPERIOR / INFERIOR

CONEXIN A BRIDA

Conexin

RpidaInferior

ConexinRpidaInferior

Preventor Cudruple

o Combinado de4 1/16

Conjunto del Stripper

Cruz de lodos

Lnea de matado a

la bomba

Cubierta o

plataforma

del equipo

de perforacin

7,06" o Mayores

Corte/sellado

BOP Anular(7,06" o Mayores)

Cabeza de la tubera

de revestimiento

Lnea del

estrangulador

con control

hidrulico

(HCR) y

manual coiled tubing 2010

Documents