Una cabeza de carcasa de 13-5/8 pulgadas y 5000 psi atornillada a un carrete de carcasa de 10 000 psi es una discrepancia que aparece en la primera prueba de presión, no en el catálogo. Ahí es donde comienzan la mayoría de los problemas en boca de pozo: en la cara de una brida donde se unieron piezas con diferentes clasificaciones, clases de materiales o rangos de temperatura bajo el supuesto de que encajarían.
Los sistemas de boca de pozo convencionales siguen siendo la respuesta correcta para la mayoría de los pozos terrestres, reparaciones y plataformas de aguas poco profundas. Su punto fuerte es la modularidad. Cada barrera de presión es un componente separado, clasificado y reemplazable de forma independiente, por lo que la pila se puede especificar etapa por etapa a medida que el pozo se perfora y repara una pieza a la vez.
El costo de esa flexibilidad es la altura, el peso, una mayor composición de las bridas y más vías potenciales de fuga. Lo que sigue es cómo se construye el sistema, cómo especificarlo y dónde gana o pierde frente a una boca de pozo compacta.
Qué se considera un sistema de boca de pozo convencional
Un sistema de boca de pozo convencional es una pila de componentes separados y atornillados que contienen presión (un cabezal de revestimiento, uno o más carretes de revestimiento, un carrete de cabezal de tubería y un árbol de Navidad), cada uno con su propia clasificación de presión API 6A, clase de temperatura y clase de material.
El término separa esta arquitectura de una boca de pozo compacta o monoperforada, donde las mismas barreras se mecanizan en menos cuerpos y más grandes. En una pila convencional, cada componente se construye alrededor de la tubería de revestimiento o tubería que soporta y sella, por lo que el conjunto se comporta como un sistema: la presión de trabajo la establece el eslabón más débil, no la parte más fuerte.
| Componente | Papel en la pila | Especificar por |
|---|---|---|
| cabeza de carcasa | Aterriza y sella la carcasa de la superficie y transporta todo lo que está atornillado encima. | Tamaño y peso de la carcasa, tamaño y clasificación de la brida superior, salidas |
| Colgador de carcasa | Suspende la siguiente sarta de revestimiento y sella el espacio anular entre sartas | Tipo deslizante o mandril, capacidad de carga, material del sello |
| carrete de carcasa | Agrega una barrera y una salida por cadena a medida que el pozo se profundiza | Número de carretes, diámetro interior, disposición de salida, aumento de clasificación |
| carrete de cabeza de tubo | Mueve la pila desde la perforación hasta la finalización y sostiene el soporte | Terminación simple o doble, autorización ESP, salidas |
| colgador de tubos | Suspende la tubería de producción y sella el espacio anular entre la tubería y el cabezal. | Tipo mandril o deslizante, sello de elastómero o metal, variante ESP |
| árbol de navidad | Control de presión final: válvulas maestra, de mariposa y de hisopo más un estrangulador | Disposición de válvulas, tipo de estrangulador, clasificación, material de ajuste |
Cómo se construye la pila, etapa por etapa
Los sistemas de boca de pozo convencionales se ensamblan en el orden en que se perfora el pozo, y cada carrete nuevo debe tener una clasificación al menos tan alta como el que está debajo. Cualquier otro orden crea una barrera más débil que el pozo que se supone debe controlar.
El cabezal de la carcasa y su colgador.
El cabezal del casing es el ancla del conjunto: aterriza en el casing de superficie, lleva todo lo atornillado encima y proporciona las primeras salidas para retornos, monitoreo o una línea de estrangulamiento. Un pozo de superficie generalmente comienza con un cuerpo de 13-3/8 pulgadas o 20 pulgadas con una capacidad de 2000 a 5000 psi, aumentando hasta 10,000 psi para programas más profundos o de mayor presión. El colgador en su interior se desliza sobre la carcasa a medida que se baja o es un tipo de mandril hecho con una cuerda; los colgadores deslizantes se adaptan a cuerdas que deben cortarse y aterrizarse, mientras que los colgadores de mandril brindan un sellado más controlado donde la integridad de la presión importa más que la velocidad de funcionamiento.
Cabezal de carcasa Csg para conjuntos de cabezales de carcasa de manantial Entrada del producto del cabezal de carcasa Csg debajo de los conjuntos de cabezales de carcasa del cabezal de pozo; útil para identificación e investigación, mientras que el texto cercano analiza anclajes, soportes y barreras de presión apiladas. Ver producto → Bobinas de carcasa y aumento de presión.
Cada carrete atornillado agrega una barrera y una salida, que es lo que permite que la pila crezca con el pozo. Una secuencia de tierra puede ir desde un cabezal de tubería de 13-5/8 pulgadas y 5000 psi hasta un carrete de 11 pulgadas y 10 000 psi y luego un cabezal de tubería de 7-1/16 pulgadas y 15 000 psi, pero el orden sigue el programa de carcasa en lugar de un catálogo. Normalmente, cada etapa se somete a una prueba de carcasa a 1,5 veces su presión de trabajo nominal antes de perforar la siguiente sección del pozo, y la tabla de pruebas debe guardarse en el archivo del pozo junto con los certificados de materiales.
Convencional versus compacto: elegir números reales
Las chimeneas convencionales cuestan menos por componente y se pueden reparar en el lugar, mientras que las bocas de pozo compactas ahorran tiempo de perforación y espacio en cubierta. Cuál gana depende de cuántos pozos se estén perforando y de la capacidad de elevación disponible.
| factores | Pila convencional | Boca de pozo compacta |
|---|---|---|
| Arquitectura | Cuerpos separados apilados y atornillados, una barrera por carrete | Menos cuerpos más grandes con barreras mecanizadas |
| altura y peso | Más alto y pesado, con más pestañas | Más corto y ligero, con menos conexiones |
| Flexibilidad | Componentes can be re-rated, repaired or replaced individually | Configuración fijada en la fabricación. |
| Perfil de costos | Menos por componente, más piezas para ordenar y rastrear | Más por cuerpo, menos interfaces para administrar |
| Mejor ajuste | Pozos terrestres, reacondicionamientos, programas de perforación escalonada | Plantillas costa afuera y perforación por lotes |
En el caso offshore es donde la brecha es más amplia. En una plantilla donde se perforan varios pozos por lotes, evitar el maquillaje repetido de las bridas ahorra horas por pozo que se componen en todo el programa. Esa ventaja sólo se mantiene si la plataforma grúa, el programa de perforación y el diseño de terminación soportan un cuerpo monoperforante. En un solo terreno bien atendido por un modesto equipo de reparación, la capacidad de reemplazar un carrete generalmente supera el tiempo de montaje.
Hacer coincidir la pila con la finalización
Un cabezal de pozo del tamaño de un productor de petróleo de una sola sarta no se adaptará a un pozo ESP o a una terminación doble, por lo que el diseño de la terminación debe fijarse antes de ordenar el cabezal de la tubería.
Selección de cabezales y soportes para tubos
El carrete del cabezal de la tubería es el punto de transferencia entre la perforación y la producción: sostiene el soporte de la tubería, sella el anillo de la tubería al cabezal y lleva salidas para el monitoreo del anillo, el levantamiento de gas o la circulación. Los soportes de mandril son estándar para la mayoría de las terminaciones, con versiones de doble hilo y deslizantes donde dos hilos comparten una cabeza. En los pozos ESP, el adaptador y el soporte deben dejar pasar la penetración del cable y el diámetro exterior de la bomba, o la terminación no pasará.
Carrete de cabeza de tubería para conjuntos de terminación de boca de pozo La página de detalles del producto identifica el carrete del cabezal de la tubería debajo del conjunto del cabezal de la tubería de la boca del pozo, suministrado por Jiangsu Zhonglin Oil Equipment; Opción de contacto disponible. Ver producto → Temperatura, servicio amargo y clase de material.
La clase de material y la clase de temperatura son decisiones de ingeniería, no papeleo. Un pozo que produce 3% en moles de H2S a 120 °C es una especificación diferente a la de un pozo de gas seco a 60 °C, y los límites de dureza, la elección del elastómero y la metalurgia que cumple con NACE deben acordarse antes de mecanizar los cuerpos. Cambiarlos posteriormente significa volver a cortar o desechar el componente.
Control de presión sobre el árbol
El control de la presión no se detiene en el árbol de Navidad. La válvula de seguridad de superficie se mantiene abierta mediante un suministro hidráulico o neumático y se cierra cuando se pierde ese suministro, lo que hace que el actuador y el panel de control sean los verdaderos determinantes del tiempo de cierre. Los estranguladores absorben la caída de presión que de otro modo destruiría las tuberías aguas abajo: un estrangulador positivo donde una restricción fija es aceptable, un estrangulador ajustable donde el flujo debe recortarse a medida que cae la presión del yacimiento. El panel vincula la presión del cabezal del pozo a la válvula, y sus configuraciones piloto, tiempo de respuesta y anulación manual deciden qué tan rápido se cierra la chimenea. La mecánica de ese enlace se trata en esta nota sobre cómo se comunica un panel de control con una válvula de seguridad remota .
Panel de control de apagado de emergencia en boca de pozo para válvulas de seguridad Panel de control para cierre de emergencia remoto de válvulas de seguridad de boca de pozo; API 6A, tamaños de 1-13/16 a 7-1/16 pulgadas y clasificaciones de 2000 a 15 000 PSI. Ver producto → Lista de verificación de especificaciones antes de realizar el pedido
La mayoría de las disputas sobre bocas de pozo se remontan a detalles que nunca se incluyeron en la investigación. Confirme todo lo siguiente antes de que se envíe la orden de compra.
- Clasificación de presión en cada interfaz, no solo en la brida superior.
- Tamaños de carcasa y tubería, pesos y tipos de rosca para cada colgador.
- Clase de temperatura y clase de material para cada cuerpo, adaptadas a los fluidos producidos.
- Nivel de especificación de producto (PSL) API 6A y requisito de rendimiento (PR1 o PR2).
- Configuración de salida: con pernos o bridas, tamaño, clasificación y compatibilidad de válvulas.
- Requisitos de pruebas y documentación: pruebas de carcasa y asiento, certificados de materiales, trazabilidad.
- Repuestos: kits de sellos, empaquetaduras de suspensión, kits de reparación y herramientas necesarias para cambiarlos.
- Plazos de entrega, embalaje y puntos de elevación, especialmente para cabezales de carcasa de gran diámetro.
La certificación de proveedores es el filtro de detección más rápido. un Monograma API 6A y certificación ISO muestran que el sistema de calidad del fabricante cubre el diseño, la fabricación y las pruebas, pero no reemplazan la revisión de las especificaciones anteriores, porque un proveedor certificado aún puede construir exactamente la boca de pozo incorrecta.
Instalación, Pruebas y Mantenimiento
Las fallas de campo en bocas de pozo convencionales generalmente son problemas de instalación o mantenimiento más que defectos de fabricación. Una secuencia consistente previene la mayoría de ellos.
- Verifique las caras de las bridas, las empaquetaduras de los anillos y los pernos con el dibujo antes de realizar el montaje.
- Apriete los pernos en un patrón cruzado controlado según las cifras del fabricante, no según una estimación del equipo de perforación.
- Realice la prueba de presión etapa por etapa, mantenga la prueba y registre el gráfico.
- Confirme que el soporte esté aterrizado y que el sello esté energizado antes de perforar la siguiente zapata.
- Reemplace los sellos de elastómero en el intervalo recomendado, con el kit de reparación ya en el sitio.
- Vuelva a verificar la configuración del panel de control después de cualquier reparación que haya cambiado la presión del cabezal del pozo.
Los intervalos de inspección normalmente provienen de la política de integridad del pozo del operador y no de la propia boca del pozo, y cualquier intervalo sólo es creíble si los kits de sellos y las herramientas de recuperación están en el lugar cuando corresponde.
Preguntas frecuentes
¿Sigue siendo competitiva una boca de pozo convencional frente a una boca de pozo compacta?
Sí, en tierra y en programas con mucho trabajo. El diseño compacto gana en plantillas costa afuera y perforación por lotes, donde dominan el espacio en cubierta y el tiempo de perforación; La pila convencional gana cuando es necesario reemplazar un solo componente sin tener que tirar todo el conjunto.
¿Cómo elijo la presión nominal para cada carrete de carcasa?
Haga coincidir la presión superficial máxima prevista para la siguiente sección del orificio y nunca permita que caiga por debajo de la clasificación del componente que se encuentra debajo. Los pasos de clasificación suelen ser 2000, 3000, 5000, 10 000 y 15 000 psi.
¿Debo utilizar un colgador de carcasa de tipo deslizante o de mandril?
Utilice el tipo deslizante cuando la carcasa deba cortarse y aterrizarse o cuando el tiempo de funcionamiento sea más importante; utilice el tipo mandril cuando la prioridad sea la integridad del sello y el control de la carga. Ambos encajan en el mismo cabezal de carcasa o carrete, por lo que la elección se puede realizar por hilo.
¿Qué documentación se debe enviar con una boca de pozo?
Como mínimo: certificados de materiales, monogramas API 6A y registros de trazabilidad, tablas de pruebas hidrostáticas y de gas, planos de ensamblaje, tablas de torsión y una lista de kits de sellos con números de pieza.
Los sistemas de boca de pozo convencionales ganan su lugar al perforar de la manera correcta. Cada barrera es visible, clasificada individualmente y reemplazable individualmente, y el conjunto puede cambiar a medida que cambia el pozo. Especifique las clasificaciones interfaz por interfaz, haga coincidir los soportes con la terminación y guarde las tablas de prueba y los sellos de repuesto donde el equipo pueda encontrarlos; eso es lo que convierte una pila de bridas en una boca de pozo confiable.
