Sistema de seguridad(Blow out preventer)

SISTEMA DE SEGURIDADINTRODUCCINEl evento menos deseado durante la perforacin de un pozo son las arremetidas y los reventones. La arremetida es la intrusin de hidrocarburos (gas o Petrleo) o agua salada, una vez que se pierden los controles primarios conformados por el mantenimiento ptimo de las condiciones del fluido de perforacin como lo son: Densidad, reologa, etc.

Estas condiciones del lodo deben ser monitoreadas por el Ingeniero de Lodos y por unidades especializadas (Mud logging), con la finalidad de detectar anomalas rpidamente y poder atacarlas sin prdida de tiempo. Una vez perdidos estos controles primarios, se tendr en el pozo un reventn que no es ms que una manifestacin incontrolada de fluidos a alta presin.

Para solucionar en parte estos problemas, se tienen en los taladros, equipos especiales que permiten cerrar el pozo y evitar que el fluido invasor salga a superficie.Estos equipos son las Vlvulas Impide-reventones (Blow Out Preventor). Dentro de las funciones principales de este equipo estn: permitir un sello del hoyo, cuando ocurra una arremetida, mantener suficiente contrapresin en el hoyo, prevenir que siga la entrada de fluidos desde la formacin al pozo, mientras se est realizando la restauracin del pozo a sus condiciones normales.

OBJETIVO GENERAL

Obtener los conocimientos y tcnicas bsicas requeridas para detectar y controlar arremetidas de una forma efectiva, evitando que se produzcan reventones de pozos.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Determinar las causas que originan una arremetida.Manejar el control de una arremetida mediante los mtodos convencionales y no convencionales.Realizar los clculos requeridos para el control de pozo.Conocer los equipos de control de pozos: Impide reventones, estrangulador y equipos auxiliares.Indicar las responsabilidades que debe tener cada miembro del equipo de trabajo.Mantener y conocer los productos qumicos, aditivos y equipo que deben permanecer en el taladro antes de iniciar las operaciones.

Historia

El BOP (Blow out Preventor) fue desarrollado por primera vez en el ao 1922 por los operarios James Smither Abercrombie (1891-1975) y Harry S. maquinista Cameron (1872-1928). La BOP del tipo RAM, contaba con pocas piezas pero fue lo suficientemente efectiva para poder contener y cerrar los pozos durante las operaciones de perforacin e intervencin y evitar accidentes fatales. Despus de casi 90 aos, el concepto del BOP no ha cambiado, pero lo que s a cambiado son las exigencias y desafos de las operaciones de perforacin y produccin.

SISTEMA DE SEGURIDAD

Formado por vlvulas impide reventones (BOP), cuya funcin principal es controlar mecnicamente una ARREMETIDA que si no se controla a tiempo puede convertirse en un REVENTON.REVENTON: Es un flujo incontrolado de fluidos de formacin en la superficie. Un Reventn generalmente comienza como un "Influjo, que es una intrusin de fluidos de formacin al pozo. Si la cuadrilla no maneja el influjo inmediatamente, este se puede convertir en un Reventn.

REVENTON (BLOW OUT) EN EQUIPO DE TIERRA

REVENTON (BLOW OUT) EN EQUIPO DE MAR

SISTEMA DE PREVENCIN DE REVENTONES

Durante las operaciones normales de perforacin, la presin hidrosttica a una profundidad dada, ejercida por la columna de fluido de perforacin dentro del pozo, debe superar la presin de los fluidos de la formacin a esa misma profundidad. De esta forma se evita el flujo de los fluidos de formacin (influjo, patada, o kick) dentro del pozo. Puede ocurrir sin embargo que la presin de los fluidos de formacin supere la presin hidrosttica de la columna de lodo. El fluido de formacin, sea agua, gas o aceite entrar dentro el pozo, y esto se conoce como patada de pozo. Una patada de pozo se define como un influjo controlable en superficie de fluido de formacin dentro del pozo. Cuando dicho flujo se torna incontrolable en superficie esta patada de pozo se convierte en un reventn.

FUNCIONES:Permitir un sello del hoyo cuando ocurra una arremetida.Mantener suficiente contrapresin en el hoyo.Impedir que contine la entrada de fluidos desde la formacin.Confinar los fluidos del pozo al recinto del pozo.Suministrar el medio para incorporar fluidos al pozo. Permitir retirar volmenes controlados de fluidos de recinto al pozo.Cerrar el pozo, es decir, sellar el espacio anular entre las tuberas de perforacin y revestimiento. Sellar el cabezal del pozo.Recortar la tubera de revestimiento o de perforacin en casos de emergencias.

INSTALACIN DEL CONJUNTO DEL BOP: Existen algunas reglas generales de instalacin destinada a mejorar la operacin y verificacin del conjunto. Al instalar el sistema, se debe verificar cada preventor para asegurar que la inscripcin que aparece en la pieza forjada se encuentre cabeza arriba. Las aberturas de circulacin de las rams, si hubiera deben ubicarse en la parte inferior de la ram. Se debe tener precaucin en el modo de levantar la unidad. Una oscilacin inadecuada del sistema podra lastimar a alguien, daar el equipo y dificultar su correcto apoyo o alineacin.

Los preventores de reventn se usan en tierra, en plataformas marinas y en el lecho marino. Los BOP en tierra y submarinos se aseguran en la parte superior del pozo, conocida como cabezal del pozo. Los BOP en plataformas marinas se montan debajo de la cubierta. Los BOP submarinos se conectan a la plataforma costa afuera a travs del tubo montante de perforacin, que brinda una va continua para la sarta de perforacin y los fluidos que emanan del recinto del pozo. En realidad, el tubo elevador extiende el recinto del pozo hasta la plataforma.

BOP para equipos de perforacin terrestre

BOP para Equipos Semisumergibles yBarcos de Perforacin

Procesos para la instalacin de bop en lechos marinos

Equipos y accesorios de control de pozos

Componentes del sistema de seguridad

Vlvulas preventoras (BOPs) Anular o Esfrico. Arietes o Rams de Tubera. Arietes o Rams Ciego (Blind Rams). Arietes o Rams de Cizalla (Shear Rams).Unidad acumuladora de presin.Mltiple de estranguladores (kill manifold).Estrangulador manual o remoto (super-choke).

Lnea de matar (kill line).

Lnea del estrangulador (choke line).

Tanque de viaje

El separador de lodo y gas.

Desgasificador.

VALVULAS PREVENTORAS (BOPS)Para evitar que ocurran los reventones, se necesita tener la forma de cerrar el pozo, de forma que el flujo de fluidos de formacin permanezca bajo control. Esto se consigue con un sistema de vlvulas preventoras (Blow Out Preventers) BOPs-, el cual es un conjunto de vlvulas preventoras y cierres anulares (spools) directamente conectado a la cabeza del pozo. La clasificacin tpica del API para conjuntos de preventores se basa en el rango de operacin de trabajo. De acuerdo a los arreglos que la norma API RP 53 recomienda. Los hay de 2,000, 3,000, 5,000, 10,000 y 15,000 lb/pulg. (141, 211, 352, 703 y 1055 kg/cm).Preventores anulares:

Se le denomina con este nombre a la unidad que forma parte del conjunto de preventores, y tiene como principal caracterstica, efectuar cierres hermticos a presin sobre cualquier forma o dimetro o herramienta que pueda estar dentro del pozo. Este preventor jams deber estar cerrado si no hay tubera dentro del pozo. Estos preventores se emplean con el uso de un elemento grueso de hule sinttico que se encuentra en el orificio interno del mismo y al operarlo, se deforma concntricamente hacia el interior del preventor, ocasionando el cierre parcial o total del pozo. El preventor anular esfrico deber ir colocado en la parte superior de los preventores de arietes, debiendo ser de las mismas caractersticas. Los ms usados son de 21, 16, 135/8, 11 y 71/6, con presiones de trabajo de 2000 a 10,000 lb/pulg.

Preventores de Ariete (Rams de tubera):

Las ram de tubera son el constituyente bsico del BOP. La confiabilidad de las ram se debe en parte a la simplicidad y en parte al esfuerzo puesto en su diseo. El preventor ram es un bloque de acero que se recorta de manera de adecuarse al tamao de la tubera alrededor de la cual va a cerrarse. En el recorte que cierra la ram alrededor de la tubera, se encuentra una empaquetadura de caucho autoalimentable. Adems, existe otro empaquetador de caucho similar (sello superior) en la parte de arriba de la ram que sella la parte superior del alojamiento de la ram en el cuerpo del preventor y as asla de la presin del espacio anular.

Preventores de Ariete Ciego: (Blind Rams)

Las rams ciegas o de cierre total son una clase especial de rams de tubera que no presenta el recorte de tubera en el cuerpo de la ram. Las rams ciegas cuentan con elementos empaquetadores de buen tamao y estn diseadas para cerrar sobre el pozo abierto. Cuando se prueban, debe hacerse a la mxima presin de trabajo.Arietes o Rams de Cizalla (Shear Rams):

Son otra clase de ram de tubera que tienen hojas filosas especiales para cortar tubulares (tubing, barras de sondeo, portamechas, etc.) dependiendo del tipo de ram de corte y del tubular a cortar, debern utilizarse presiones ms elevadas que las reguladas normalmente y/o potenciadores (booster) hidrulicos. Las rams de corte tienen tolerancias de cierre pequeas.

UNIDAD ACUMULADORA DE PRESIN:

La finalidad del acumulador es proveer una forma rpida, confiable y practica de cerrar los BOP en caso de surgencia. Dada la importancia del factor confiabilidad, los sistemas de cierre poseen bombas extra y volumen en exceso de fluido, al igual que sistemas alternativos o de reserva. Hoy en da, el equipo estndar utiliza un fluido de control que puede consistir en un aceite hidrulico o en una mezcla especial de productos qumicos y agua que se almacenan en botellones o cilindros de acumulador a 3000 Psi. Requisitos de Volumen: El sistema del acumulador debe tener capacidad suficiente para proveer el volumen necesario para cumplir o superar los requerimientos mnimos de los sistemas de cierre.

Fluidos de Carga del Acumulador: El fluido utilizado para el acumulador debe ser un lubricante anticorrosivo, anti espumoso y resistente al fuego y a las condiciones climticas adversas.

Unidad Acumuladora de PresinMULTIPLE DE ESTRANGULADORES (KILL MANIFOLD):

El manifold de ahogo sirve para facilitar la circulacin desde el conjunto de BOP bajo una presin controlada. Las distintas entradas y salidas proporcionan rutas alternativas para poder cambiar los estranguladores o reparar las vlvulas.

ESTRANGULADOR MANUAL O REMOTO(SUPER CHOKE):

Los estranguladores (choke) son diseados para restringir el paso de los fluidos en las operaciones de control, generando con esto contrapresin en la tubera de revestimiento, con el fin de mantener la presin de fondo igual o mayor a la del yacimiento, lo que facilita la correcta aplicacin de los mtodos de control.

Estrangulador Manual Ajustable. (Vlvula aguja) el tipo bsico de estrangulador es el manual ajustable. Posee un vstago (aguja) y asiento cnicos. A medida que el vstago se acerca al asiento, disminuye es espacio anular y se restringe el paso de fluido. Esto produce una mayor contrapresin en el pozo.

Estrangulador Ajustable a Control Remoto. (choke hidrulico). Los estranguladores ajustables a control remoto tienen la ventaja de permitir monitorear presiones, emboladas y controlar la posicin relativa de apertura del estrangulador desde la consola; son adecuados para servicio H2S. El estrangulador se puede cerrar y sellar en forma ajustada para actuar como vlvula. El mecanismo de operacin es un conjunto de cilindros de doble accin que ponen en funcionamiento un pin y cremallera que giran la placa superior del estrangulador. Los estranguladores son aptos para operaciones de ahogo de pozo.

ALGUNAS VENTAJAS RELEVANTES: La velocidad para abrir o cerrar el estrangulador y la diversidad de opciones del dimetro del orificio.

Cuando se obstruye por pedaceria de hule, formacin, basura, etc. Tiene la facilidad de abrirse hasta el dimetro mximo, permitiendo el paso de los materiales obstruyentes, para posteriormente cerrarse rpidamente sin suspender la operacin de control.

LINEAS DE MATAR (KILL LINE):

Van desde la bomba del lodo al conjunto de vlvulas de seguridad, conectndose a estas en el lado opuesto a las lneas de estrangulacin. A travs de esa lnea se bombea lodo pesado al pozo hasta que la presin se haya restaurado, lo cual ocurre cuando se ejerce suficiente presin hidrosttica contra las paredes del hoyo para prevenir cualquier irrupcin de fluido al pozo.

LINEA DEL ESTRANGULADOR (CHOKE LINE).

Es un aparejo de conexiones para tubera de brida ,resistencia a presiones altas ,con vlvulas de salidas laterales ,de control manual o automtico. Su funcin es la de controlar y mantener la contrapresin requerida durante un golpe de ariete y dispersar los fluidos de formacin presentes en el hueco a las fosas de reserva ,al separador de gas o al rea de reacondicionamiento de lodos, hasta quedar controlado el golpe de ariete o la arremetida.

EL TANQUE DE VIAJE:

Es una estructura metlica utilizada con la finalidad de contabilizar el volumen de lodo en el hoyo durante los viajes de tubera; permite detectar si la sarta de perforacin esta desplazando o manteniendo el volumen dentro del hoyo cuando se meta o se saque la tubera del mismo. Posee una escala graduada que facilita la medicin mas exacta de estos volmenes.

Utilidades del tanque de viaje: 1. Provee suficiente presin hidrosttica para evitar influjos desde el pozo: Cuando se saca tubera, la hidrosttica del lodo se perder porque el lodo debe sustituir el volumen de la tubera que se est sacando. Si la presin hidrosttica disminuye demasiado, pueden ocurrir influjos desde el yacimiento hacia el hoyo, ocasionando problemas que requieren acciones de control de pozo. Por esta razn, el lodo ubicado en el tanque de viaje debe emplearse para llenar el pozo y de esta forma poder mantener la Presin Hidrosttica.

2. Indicador de Arremetidas: El volumen de lodo ubicado en el tanque de viaje que se bombea hacia al hoyo, puede indicar alguna situacin presentada en el pozo, como una arremetida. Si el volumen de lodo medido en el tanque de viaje es menor que el esperado de haber sacado tubera del pozo, se sospecha de una arremetida, ya que el volumen de esta sustituye el volumen de lodo.

SEPARADOR DE LODO Y GAS

Separador de lodo de gas que comnmente se conoce como gasbuster o pobre muchacho desgasificador . Captura y separa grandes volmenes de gas libre en el fluido de perforacin Si hay un "retroceso" la situacin, este buque separa el fango y el gas, permitiendo que fluya ms de deflectores. Luego, el gas es forzado a fluir a travs de una lnea y de ventilacin a un brote .DESGASIFICADOR:

Un desgasificador es un dispositivo utilizado en la perforacin para extraer los gases del fluido de perforacin que de otro modo podran formar burbujas . Por una pequea cantidad de gas arrastrado en un fluido de perforacin, el desgasificador puede jugar un papel importante de la eliminacin de pequeas burbujas que una pelcula lquida ha envuelto y atrapado. Con el fin de que sea puesto en libertad y salir el aire y el gas como el metano , H 2 S y CO 2 en el lodo a la superficie, el fluido de perforacin debe pasar desgasificacin tcnica y puede ser realizada por el equipo llamado desgasificador de que se tambin una parte importante de un sistemas de lodo .

Anlisis y solucin de problemas ms comunes de campo.Desgaste en cabezal y T.R.

Taponamiento de lneas con cemento.

Instale buje de desgaste de las caractersticas y marca del cabezal.

cuando el cemento salga a la superficie, lavar las C.S.C. utilizando la misma unidad de alta con agua dulce, posteriormente cierre el ariete de T.R. y durante el fraguado represione el espacio anular con 10 kg/cm.Falta de cmara de amortiguacin o cabezal de distribucin en el mltiple de estrangulacin.Debe tenerse presente que el gas despus de que pasa por el estrangulador se expande alcanzando velocidades altas ocasionando erosin y corte de lneas. Se deber contar con cabezal de distribucin en el mltiple de estrangulacin con dimetro de 2 o 3 veces mayor que el de la lnea de desfogue.Mtodos de control:

Cuando los taladros perforan en tierra o en aguas muy someras donde el cabezal del pozo est por encima del nivel del agua, los BOP son activados por presin hidrulica desde un acumulador remoto. En el taladro se montan varias estaciones de control. Tambin se cierran y abren manualmente haciendo girar grandes manubrios que parecen volantes de direccin. En operaciones costa afuera, con el cabezal del pozo apenas por encima de la lnea del lodo en el lecho marino, hay cuatro maneras principales para controlar un BOP:

El control de seal elctrica de los mdulos es el primario. Los controles acsticos, por intervencin de ROV e interruptor de contacto continuo, son secundarios. Un sistema de desconexin de emergencia (EDS) desconecta el taladro del pozo en casos de emergencia.

El EDS tambin dispara automticamente el interruptor de contacto continuo, que cierra del BOP y las vlvulas de matar y estrangular. El EDS puede ser un subsistema del mdulo de control del conjunto de BOP o puede ser separado.Las bombas en el equipo de perforacin normalmente entregan presin al conjunto de BOP a travs de lneas hidrulicas. Los acumuladores hidrulicos en el conjunto de BOP permiten cerrar los preventores de reventn, incluso si estn desconectados del taladro.Tambin es posible iniciar el cierre de los BOP automticamente con base en presin demasiado alta o flujo excesivo.

Control de operacin del pozo MC252Usos de la tecnologa

Golfo de Mxico - Trabajos contra reloj para controlar el pozo MC252

Una explosin en una plataforma de perforacin petrolera dej 11 trabajadores desaparecidos, y presumiblemente muertos, el 20 de abril del 2010. Su posterior colapso caus un gran derrame de crudo que amenaza los ecosistemas y la economa de la costa estadounidense del Golfo de Mxico. El siguiente trabajo preparado presenta un resumen de informacin, referencias grficas de lo que ocurri y tecnologas que se aplicaron para poder controlar el pozo MC252 en las costas del Golfo de Mxico.

Mtodos tecnolgicos operativos:

1- Operacin "Top Kill": El objetivo principal del proceso Top Kill es poner un lodo pesados en el pozo para poder ahogarlo y as detener la surgencia de petrleo. Una vez ahogado, se estara en condiciones de cementar y as asilar la fuga.Para este procedimiento, se ha diseado un equipamiento para bombear el lodo al mayor caudal posible, para forzar el ingreso del lodo al pozo. Esta operacin nunca fue probada a stas profundidades.

2-Lower Marine Riser Package LMRP: Lower Marine Riser Package (LMRP) Cap., que es una de varias opciones de contingencia que se uso para colectar el petrleo desde la parte superior de la BOP (Blow-out preventor).

3 - Insercin de tubera en Riser : La insercin del tubo en el Riser (Riser Insertion Tube Tool) consiste en insertar un tubo de 4 dentro del riser de 21 de la plataforma hundida, entre la boca de pozo y el extremo roto del riser, a 5,000 pie de profundidad.El tubo de insercin se conectar a un nuevo riser para permitir a los hidrocarburos a fluir hacia el buque de perforacin Transocean Discover Enterprise localizado en la superficie.

4 - Perforacin de pozos direccionales: Las siguientes Grficas describen el plan de BP para perforar dos pozos diseados para interceptar el pozo de origen y permitir bombear un lquido pesado dentro del pozo y detener el petrleo fluya.

Esquema general de la operacin

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

El control del pozo implica vigilar los sntomas de situaciones inminentes de desequilibrio de presin y los procedimientos para operar los equipos en el sitio del pozo, entender la situacin y tomar acciones correctivas.

El fracaso del manejo y control de estos efectos de la presin puede causar daos graves a los equipos, lesiones y muertes.

Por lo general se usa algn tipo de fluido de perforacin para ayudar en el control del pozo.

Los yacimientos comerciales de petrleo y gas, cada vez ms raros y remotos, han llevado la exploracin y produccin de pozos a zonas costa afuera en aguas profundas, que requieren que los BOP permanezcan sumergidos en condiciones extremas por largo tiempo.

Como resultado, los BOP se han tornado ms grandes y pesados (una unidad de BOP de un solo ariete puede pesar ms de30.000 libras), en tanto que el espacio asignado a los conjuntos de BOP en las plataformas marinas no ha aumentado proporcionalmente. Por tanto, un punto clave en el desarrollo tecnolgico de pre-ventores de reventn en las dos ltimas dcadas ha sido limitar su huella y peso, pero aumentar su seguridad y capacidad de operacin.

Gracias