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12. PREVENTORES, CABEZALES Y CONEXIONESSUPERFICIALES

12.1. SISTEMAS PARA OPERAR PREVENTORES

Es conveniente que usted tenga presente algunas normas de seguridad quese emplean en el conjunto de preventores antes de su instalación y su operación,permitiéndole con esto un adecuado manejo de los mismos y un mayorrendimiento en su área de trabajo.

ANTES DE SU INSTALACIÓN

• La medida y capacidad del preventor deberá ser igual que la del cabezaldonde se va a instalar.

• Efectué la revisión del preventor en posición correcta.• Abra los bonetes del preventor, revise el empaque y las pistas de sello.• Verifique que los empaques frontales y superiores de los arietes (rams)

estén en buenas condiciones.• Revise la operación de los tornillos candado (yugos), ésta deberá ser fácil y

rápida.• En conjunto de preventores dobles de 352 kg/cm2 (5000 lb/pg2), y de 703

kg/cm2 (10,000 lb/pg2) los arietes (rams) ciegos se colocan en el preventorde en medio y los arietes de tubería en el preventor superior e inferior,siempre y cuando sea del mismo diámetro la tubería.

• Al cerrar los bonetes, apriete adecuadamente los tornillos en forma de cruz.Pruebe la hermeticidad del cierre.

• Instale y pruebe las líneas de 1 pg de los preventores.• Revise la operación de los arietes (rams) verificando el movimiento de los

vástagos contra la presión de operación.• Limpie y revise las pistas para los anillos metálicos empacadores en las

bridas.• El anillo metálico empacador será del rango adecuado para las bridas que

se unan e invariablemente nuevo.• Verifique las medidas y cantidades de birlos y tuercas que se van a usar y

repáselos.• Revise las pistas de sello de las bridas laterales e instale las válvulas

respectivas.• Compruebe que la cantidad de birlos y tuercas para las bridas laterales sea

adecuada y de la medida correcta.

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DURANTE SU INSTALACIÓN

• Maneje los preventores usando cables de acero de 1 pg o mayor diámetro(no los maneje con los cáncamos, éstos se usan sólo para el cambio dearietes o de bonetes).

• Inspeccione nuevamente la ranura de sello inferior y la del cabezal de laT.R.

• Lave y seque las ranuras e instale el anillo metálico empacadorcorrectamente; éste deberá ser nuevo.

• Proteja la boca del pozo mientras se efectúa la operación de instalación delpreventor.

• Oriente los preventores al sentarlos en el cabezal e introduzca cuatro birlospara utilizarlos como guías. Siéntelos con precaución para no dañar el anillometálico empacador.

• Revise que el apriete de los birlos se efectué en forma de cruz hasta lograrel apriete adecuado.

• En caso de instalarse dentro de un contrapozo profundo deberá darse laaltura adecuada para lograr la apertura de los bonetes. (Use carretesespaciadores).

• Antes de conectar las mangueras metálicas de 1 pg, selecciónelas einstálelas correctamente al preventor.

• Instale el sistema de operación manual de los preventores.• Compruebe la instalación del preventor con respecto al pozo y mesa

rotatoria.• Instale la campana con su línea de flujo (línea de flote).• Los cáncamos deberán permanecer conectados en el cuerpo del preventor.

DURANTE SU OPERACIÓN

• Revise que la presión hidráulica de operación del múltiple de lospreventores permanezca en 105 kg/cm2 (1,500 lb/pg2).

• Deberá probarse la efectividad del conjunto de preventores a su capacidadde trabajo con la mayor brevedad posible después de su instalación.

• Siempre deberá estar instalado el sistema de operación manual a lospreventores. (Crucetas, extensiones, volantes, seguros y soportes).

• Los tornillos candado (yugos) deberán permanecer engrasados.• En las líneas de operación de los preventores no deberán existir fugas.• Revise periódicamente el apriete de la tornillería de los preventores y

válvulas laterales.• Opere con frecuencia los arietes (rams) para tubería y los ciegos normales

o de corte al terminar de sacar la tubería, compruebe la operación de losvástagos contra la presión de operación.

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• Inspeccione que las líneas de matar y estrangular estén conectadas a lasválvulas laterales del preventor o al carrete de control.

• Al efectuar un cambio de arietes (rams) al conjunto de preventores, debeser en el menor tiempo posible.

• Al cambiar los arietes (rams), revise los sellos de los bonetes y sus pistas.Al cerrarlos apriete correctamente los tornillos.

• El agujero de paso del conjunto de preventores deberá permanecercentrado respecto a la tubería y a la mesa rotatoria.

• Durante la operación, si se observa movimiento en el conjunto depreventores, debe sostenerse a la subestructura por medio de tensores.

• Durante la intervención del pozo se deberán tener arietes (rams) de lasmedidas de las tuberías que se manejan, así como elementos de sello delos arietes (rams) y los bonetes.

12.2. DESCRIPCIÓN DEL PREVENTOR ESFÉRICO

Se le denomina con este nombre a la unidad que forma parte del conjuntode preventores, y tiene como principal característica, efectuar cierres herméticos apresión sobre cualquier forma o diámetro de tubería o herramienta que puedaestar dentro del pozo.

Estos preventores se emplean con el uso de un elemento grueso de hulesintético que se encuentra en el orificio interno del mismo y al operarlo, se deformaconcéntricamente hacia el interior del preventor, ocasionando el cierre parcial ototal del pozo. El hule estando en posición abierta tiene el mismo diámetro de pasodel preventor. Además permite el paso o giro de tuberías aún estando cerrado(esta operación se debe efectuar regulando la presión de trabajo a su mínimovalor de sello).

Al detectar un brote con tubería dentro del pozo, se cerrará el preventoradecuado (de arietes o anular esférico).

El preventor anular esférico deberá ir colocado en la parte superior de lospreventores de arietes, debiendo ser de las mismas características. Los másusados son de 21¼, 16 ¾, 13 5/8, 11 y 7 1/16 pg, con presiones de trabajo de2000 a 10,000 lb/pg2.

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12.3. TIPOS DE VÁLVULA DE COMPUERTA Y SEGURIDAD

Válvulas de Compuerta ( Contenedoras de Presión)

Las válvulas de compuerta son parte esencial del equipo de controlsuperficial y se localizan en el ensamble de estrangulación; en las líneas de matary estrangular principalmente. También se localizan en los diferentes cabezales detuberías de revestimiento conforme avance la perforación del pozo y las etapasdel mismo.

En el mercado existen diferentes tipos de válvulas de compuerta (fig.12.2)y su selección estará en función de diferentes factores como lo menciona en lasprácticas recomendadas el API RP-53.

cortesía Camerón

Figura 12.1 Válvula CAMERÓN de compuerta tipo F. Contenedor de Presión para 5,000, 10,000 y15,000 lb/pg2 de 1 13/16, 2 1/16, 3 1/16 pg.

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Consideraciones de diseño

Deben considerarse factores tales como: presiones anticipadas de laformación y en la superficie, método de control a usarse, situación ambiental delpozo; corrosividad, volumen, toxicidad y abrasividad de los fluidos.

La principal válvula de compuerta es la del tipo de equilibrio de presiones.

Recomendaciones :

• Lubricar esporádicamente el sistema de cierre de la válvula.• Se recomienda que el cierre de la válvula la realice una sola persona para

evitar dañar el hule de retención de presión por exceso de apriete.

Válvulas de seguridad y Preventor interior

Las normas API y reglamentos internacionales, establecen que los equiposde perforación deben estar dotados de las válvulas siguientes:

VÁLVULAS DE LA FLECHA

Válvula macho superior de la flechaSe instalará entre el extremo superiorde esta y la unión giratoria, debe serde una presión de trabajo igual a la delconjunto de preventores.

Válvula inferior de la flechaSe instalará entre el extremo inferiorde la flecha y el sustituto de enlace,debe ser de igual presión de trabajoque la superior y pasar libremente através de los preventores (fig. 12.2).

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cortesía GRIFFITH

Figura 12.2 Válvula de Seguridad Inferior de la Flecha

Las llaves que operan las válvulas deben ubicarse en un sitio exclusivo yaccesible para la cuadrilla en el piso de perforación.

Válvulas en el piso de perforación

Se debe disponer de una válvula de seguridad en posición abierta en cadatipo y medida de rosca que se tenga en la sarta de perforación, de una presión detrabajo similar a la del conjunto de preventores instalado.

Estas válvulas deben ubicarse en un sitio exclusivo y de fácil acceso para lacuadrilla en el piso de perforación. Para el caso de las lastrabarrenas se puedenutilizar combinaciones en la parte inferior de las válvulas.Se debe tener cuidado de no utilizar tapones de levante u otros accesorios en laparte superior de la válvula, ya que restringe el paso del fluido, dificultandoampliamente su instalación cuando se tiene flujo por la tubería de perforación.

Es aconsejable en tal caso y para facilitar su instalación, colocarle unaabrazadera atornillada provista de dos manijas, misma que debe retirarse

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inmediatamente después de su instalación, con objeto de quedar en condicionesde introducirse al pozo.

Por otro lado, respecto a las válvulas de seguridad que debe haber en elpiso de perforación, cuando se introduzca tubería de revestimiento, la normaestablece que debe haber una válvula disponible con la conexión o conexionesapropiadas de la rosca que tenga la tubería.

Es conveniente señalar que el cumplimiento de esta norma debe ser másestricto cuando se introducen tuberías de revestimiento de diámetro pequeño (7 o5 pg) en zonas productoras.

Preventor Interior

Los reglamentos citados, también establecen que se debe disponer de unpreventor interior (válvula de contrapresión) para tubería de perforación por cadatipo de rosca que se tenga en la sarta y del mismo rango de presión de trabajo delconjunto de preventores.

Para este caso, será suficiente con una válvula de este tipo por cada roscade la tubería de perforación en uso, siempre y cuando todas las válvulas deseguridad tengan en la parte superior una conexión similar a la de la tubería; yaque al presentarse un brote pueda instalarse en la tubería de perforación, ya seala válvula de seguridad o el preventor interior.

A continuación se enuncia la ventaja más sobresaliente cuando se disponeel preventor interior:

VENTAJASi al estar llevando a cabo las operaciones de control con unidad de alta

presión y se suscitara una fuga superficial o ruptura de la línea y no se dispusierade este preventor, el pozo podría quedar a la deriva, ya que seria muy riesgosoque una persona se acercara a la tubería y cerrara la válvula de seguridad.

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Figura 12.3 Válvula contrapresión tipo charnela

12.4. CONJUNTO DE PREVENTORES DE SUPERFICIE

Durante las operaciones de perforación si llegara a manifestarse un brote, elsistema de control superficial deberá tener la capacidad de proveer el medioadecuado para cerrar el pozo y para circular el fluido invasor fuera de él.

El control de un pozo lo constituyen generalmente en la superficie, lossistemas independientes que son el de circulación y el de preventores decontrol de flujo.

Un conjunto de preventores deberá tener un arreglo que permita:

a) Cerrar la parte superior del pozo alrededor de la tubería de perforación o de loslastrabarrenas y en su caso, bajo condiciones de presión meter la tubería hastael fondo del pozo.

b) Descargar en forma controlada el gas, lodo cortado con gas o agua salada.c) Bombear fluidos al interior del pozo y circular el brote a la superficie.d) Colgar la tubería de perforación y si es necesario, cortarla.e) Conectarse al pozo nuevamente, después de un periodo de abandono

temporal.f) Una redundancia en equipo para el caso de que algún componente falle,

pueda inmediatamente operarse otro.

Las personas claves en un equipo de perforación terrestre o plataforma deperforación costafuera son el técnico y el perforador. Si ellos se mantienen alertasy están adiestrados en el funcionamiento y operación de los componentessuperficiales, así como de los indicadores de la presencia de un brote, no dudaránen dar a la cuadrilla de trabajo las indicaciones adecuadas para aplicar losprocedimientos mantener el pozo bajo control.

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El arreglo de preventores de superficie lo forman varios componentes.Algunos de estos son los preventores anulares (esféricos), los preventores dearietes (rams) en sus diversas formas, los carretes de control, y demáscomponentes.

Arreglo del conjunto de preventores

El criterio para seleccionar el arreglo del conjunto de preventores debe considerarla magnitud del riesgo expuesto y el grado de protección requerida, así como lapresión del yacimiento esperada en la superficie.

Cuando los riesgos son pequeños y conocidos tales como:

• Presiones de formaciones normales.

• Áreas desérticas o montañosas, alejadas de los grandes centros de población.Un arreglo de preventores sencillo y de bajo costo puede ser suficiente para laseguridad de la instalación.

El riesgo es mayor cuando se tienen:

• Presiones de formaciones anormales.• Yacimientos de alta productividad o presión.• Áreas densamente pobladas• Grandes concentraciones de personal y equipo, como el caso de barcos y

plataformas marinas, el arreglo requerido debe ser más completo y enconsecuencia de mayor costo.

Candado de preventores

Como norma, todos los preventores de arietes (rams) deben tenerextensión y maneral para asegurar mecánicamente su cierre efectivo.

Es adecuado disponer de candados operados hidráulicamente, como en elcaso de los preventores submarinos, y operar ambos tipos de candados cada vezque se realicen las pruebas de operación del conjunto de preventores.

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12.5. CONJUNTO DEL ÁRBOL DE VALVULAS

Los componentes de un árbol de válvulas forman parte del equipo desuperficie, los cuales conforme avanzan las etapas de la perforación de un pozose van instalando por secciones de acuerdo a los requerimientos de cada T.R.programada hasta llegar a la introducción del aparejo con la tubería de producción.

Un árbol de Válvulas está compuesto de:a) Cabezalesb) Carretes de T.R. con colgadores y sellos secundariosc) Bridas empacadoras (de doble sello y cruce de presiones)d) Cabezal de producción con colgador de T.P.e) Carrete adaptador con medio árbol de válvulasf) Crucetas de flujog) Válvulas de compuerta manuales y de apertura hidroneumáticah) Portaestranguladoresi) Anillos APIj) Birlos con tuercas.

FUNCIÓN: Una vez instalados y probados todos los componentes permitiránmanejar con seguridad las presiones de flujo del pozo, que se presenten durantela terminación y producción del mismo.

Figura 12.4 Arbol de Válvulas

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12.6. PROCEDIMIENTOS DE CIERRE DE POZOS

Aquí se describen los procedimientos de cierre que frecuentemente seutiliza dependiendo la situación que presente el pozo.

Los procedimientos para un caso real deben escribirse para cada pozo enparticular, dependiendo la operación por efectuar y el equipo que se tengadisponible

Las actividades asignadas a las cuadrillas de trabajo, variarán de acuerdo alas instrucciones que reciban de los mandos inmediatos y también de ciertosfactores que deben considerarse para cada operación por ejecutar.

Para controlar un brote existen varios métodos y técnicas, los cuales seaplican a situaciones específicas.

Procedimiento de cierre al estar perforando

Una vez identificado el brote, lo más importante es cerrar el pozo (siempre ycuando las condiciones del mismo lo permitan), con el fin de reducir al mínimo laentrada de fluido invasor, evitando agravar la situación y sus posiblesconsecuencias.

a) El procedimiento es el siguiente:

• Parar la mesa rotatoria.• Levantar la flecha a la altura de la desconexión de la junta.• Parar la bomba de lodo.• Observar el pozo y mantener la sarta suspendida.• Abrir la válvula hidráulica en línea de estrangular.• Cerrar el preventor superior arietes (rams) de TP o el preventor anular esférico.• Cerrar el pozo con el estrangulador hidráulico o válvula amarilla, cuidando de

no rebasar la máxima presión permisible* en el espacio anular.

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Procedimiento de cierre al estar metiendo o sacando TP

Una vez detectada la presencia de un brote, se procederá a cerrar el pozo.Siendo el procedimiento recomendado de cierre el siguiente:

1. Suspender la operación dejando una junta sobre la rotaria.2. Sentar la tubería en sus cuñas.3. Instalar la válvula de pié abierta, apretar y cerrarla.4. Suspender la sarta en el elevador.5. Abrir la válvula hidráulica en línea de estrangular.6. Cerrar el preventor superior arietes (rams) de TP o el preventor anular.7. Cerrar el pozo con el estrangulador hidráulico o válvula amarilla, cuidando de

no resbalar la máxima presión permisible en el espacio anular.

* Máxima presión permisible: Presión de ruptura de la formación expuesta abajo de la zapata de laT.R. superficial

Procedimiento de cierre al estar metiendo o sacando herramienta

Una vez que el brote es identificado, el pozo debe cerrarse con el siguienteprocedimiento:

• Suspender la operación dejando una junta sobre la rotaria.• Sentar la herramienta en sus cuñas, instalar el collarín; simultáneamente

abrir la válvula hidráulica en la línea de estrangular.• Instalar y apretar el sustituto de enlace en la tubería, o si las condiciones

lo permiten meter la lingada que tiene conectado el enlace de laherramienta.

• Conectar, apretar y bajar con un tramo o lingada de T.P. y sentar encuñas.

• Instalar, apretar y cerrar válvula de pié.• Suspender sarta de perforación en el elevador.• Cerrar el preventor de arietes (rams) de T.P. en boca de pozo.• Cerrar el pozo con el estrangulador hidráulico o válvula amarilla, cuidando de

no rebasar la máxima presión permisible en el espacio anular.

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Procedimiento de cierre al no tener tubería dentro del pozo• Abrir la válvula hidráulica de la línea de estrangular.• Cerrar el preventor con arietes (rams) ciegos o de corte.• Cerrar el pozo con el estrangulador hidráulico o válvula amarilla, cuidando de

no rebasar la máxima presión permisible en el espacio anular.

En todos los casos mencionados anteriormente, las actividades a realizarseuna vez cerrado el pozo son las siguientes:

• Medir el incremento en presas• Anotar la presión de cierre en las tuberías de revestimiento y de perforación ( si

hay válvula de contrapresión, la presión en TP es cero) registrar ambaspresiones cada minuto durante la estabilización de presiones. Posteriormente,cada cinco minutos cuidando no rebasar la máxima presión permisible.

• Verificar físicamente las válvulas en el múltiple de estrangulación y elconjunto de preventores para asegurar su posición.

• Observar los preventores, el múltiple de estrangulación, así comotambién la línea de flote y la línea de descarga del estrangulador paracerciorarse que no haya fugas.

• Verificar la presión existente en los acumuladores, múltiples de distribución ypreventor anular de la unidad de accionamiento de preventores.

Nota: Las actividades señaladas con negritas corresponden realizarlas alAyudante de Piso Rotaria.