05 sistemas de cabezales submarinos v 3.0

1/62 CL- CAIntroduccin a la Perforacin Costa AfueraEXPLORACIN Y PRODUCCIN

Sistemas de Cabezales Submarinos

Carlos AlvarezFast Track Training Program - IPM

Corrado LupoProject Support Center - IPM



Introduccin Caractersticas de los cabezales submarinos Componentes de un sistema de cabezales submarinos Ejemplos de cabezales submarinos

Sistemas Cameron Sistemas DrilQuip Sistemas FMC Sistemas ABB Vetco Sistemas Keaverner



Introduccin

El diseo tradicional y todava vigente para la instalacin de cabezales submarinos fue desarrollado desde los aos 60's.

Los diseos fueron mejorndose para trabajar en condiciones de alta presin y alta temperatura y para soportar el peso de tuberas de revestimiento y produccin instaladas cada vez a ms profundidad



Caractersticas de Cabezales Submarinos

En terminaciones submarinas comnmente existen dos tipos de sistemas de cabezales, de acuerdo con el dimetro de su pasaje: 18 " y 16 ".

Los cabezales submarinos pueden instalarse a travs de equipos con o sin lneas gua.

Las unidades flotantes de perforacin, se acoplan con el riser a los conjuntos de preventores de 18 ", los cuales se instalan en sistemas de cabezales de 18 " y rangos de trabajo de 10,000 o 15,000 psi.

El sistema tpico es de 18 ".



Caractersticas de Cabezales Submarinos

Algunas unidades flotantes, principalmente los barcos perforadores, se equipan con sistemas de 16 "

Existen varias opciones de sistemas de cabezales submarinos desarrollados por fabricantes de trayectoria en la industria: ABB Vetco Gray, Cooper Cameron, DrilQuip, FMC, entre otros

La seleccin de un cabezal o un sistema existente, se requiere de algunas consideraciones bsicas, para la aplicacin en un pozo en particular



Caractersticas de Cabezales Submarinos Los operadores y fabricantes han hecho esfuerzos para estandarizar

las interfases de los sistemas de cabezales

Estas interfases son relevantes cuando se termina el pozo La seleccin de un sistema de cabezal se puede hacer de dos formas:

El primero supone la existencia de un cabezal submarino con todas sus interfases

El segundo supone una libre combinacin del rbol y cabezal del mismo fabricante



Caractersticas de Cabezales Submarinos Los cabezales de pozos submarinos se diferencian de los instalados

en la superficie en varios aspectos:

1. Las cabezas de los revestidores son los propios colgadores

2. El cabezal (colgador) del revestidor de superficie tiene perfiles internos para el asentamiento de todos los colgadores subsiguientes

3. Los colgadores se instalan al interior del colgador anterior

4. Los componentes se instalan consecutivamente en forma concntrica



Caractersticas de Cabezales Submarinos Los cabezales submarinos se diferencian de los instalados en la

superficie en varios aspectos:

5. Carecen de vlvulas laterales para comunicarse con los espacios anulares

6. Todos los componentes tienen la misma presin de trabajo (10M 15M)

7. El cabezal del revestidor de superficie que permanece expuesto recibe el conector de las BOPs durante la perforacin y el rbol de vlvulas al terminar el pozo



Caractersticas de Cabezales Submarinos Los cabezales submarinos se diferencian de los instalados en la

superficie en varios aspectos:

8. Los revestimientos se corren con los colgadores conectados y con los sellos anulares instalados pero sin activar

9. Se cementa cada sarta de revestimiento ya colgada del cabezal y despus de cementar se activan los sellos anulares

10. Los sellos se pueden tambin correr y activar despus de cementar la sarta



Principales Fabricantes de Cabezales Submarinos

Cooper Cameron DrilQuip ABB Vetco Gray FMC Keaverner



Cabezales Submarinos Cameron

Cameron ofrece dos sistemas de cabezales submarinos:

Modelo: STC-10

Modelo: STM-15



Cabezal Cameron STC-10

Se compone de un conjunto de 5 colgadores para igual nmero de sartas de revestimiento a saber: 30", 20", 13 3/8", 9 5/8 y 7

Opcionalmente puede aceptar una sarta intermedia de 16 antes decorrer el revestidor de 13 3/8

Todos los componentes tienen una presin de trabajo de 10,000 psi

Las herramientas instaladoras son de conexin directa, se elimina la conexin roscada

Para el arreglo de 5 sartas se requieren cuatro herramientas




Cada colgador y el conjunto de sellos se puede instalar en un solo viaje con la herramienta de corrida CHSART

Cada conjunto de sellos es recuperable como una sola unidadCada conjunto de sellos se coloca aproximadamente a 1" sobre el hombro de carga del colgador de la tubera de revestimiento

La herramienta para correr el colgador y los sellos se libera con rotacin derecha

Los sellos se energizan radialmente con peso y presin La herramienta instaladora del cabezal de 18 3/4" sirve tambin como un probador del conjunto de preventores para presiones de 10,000 psi y como un tapn de abandono




El cabezal de 18 " se instala con el buje de desgaste en su lugar

La prueba del conjunto de preventores se realiza junto con el buje de desgaste colocado en su lugar, excepto para el buje de 7

La base gua del sistema de cabezal es capaz de absorber las cargas del conjunto de preventores y parte del riser

El sistema es compatible para Perforacin y produccin en aguas profundas.



Cabezal Cameron STM-15El STM -15 (Single Trip Metal Seal) fue diseado para condiciones ambientales severas:altas temperaturas, altas presiones y manejo de fluidos corrosivos

Ideal para pozos exploratorios, delimitadores del campo, pozos en produccin en plataformas de patas tensionadas y para cualquier tipo de terminacin submarina, ya sea en pozos satlite o en plantilla

Los sellos son sobre los colgadores de los revestimientos de 13 3/8" y 7 son idnticos e intercambiables

Cada conjunto de sellos se puede instalar junto con el colgador del revestimiento y es totalmente recuperable

Cada superficie est maquinada en el nido, proporcionando un sello metal a metal de emergencia



Cabezal Cameron STM-15

El hombro de carga tiene una capacidad de 7.7 millones lbs. El diseo permite que los colgadores de tubera de revestimiento sean reciprocados dentro del nido de 18 "

El cabezal de 18 " se asegura al nido de 30" con un dispositivo opcional de seguro pasivo, asegurando la transferencia positiva de cargas de pandeo al conductor de 30

Un hombro de carga de alta resistencia en el cabezal de 18 " soporta cargas debidas al peso de las tuberas de revestimiento y produccin, as como las debidas a la prueba del conjunto de preventores

El hombro tiene un perfil de dimetro suficiente para permitir la instalacin de un colgador adicional para un sistema de seis sartas sin restringir el paso de una barrena de 17 "



Cabezal Cameron STM-15El conjunto de preventores puede ser probado con o sin los bujes de desgaste instalados (excepto para el colgador de 7")

El buje de desgaste de 18 " se corre al tiempo con el cabezal

Los sellos resisten temperaturas de 350 F con mximas de 400 F



Cabezales Submarinos DrilQuip

DrilQuip tiene dos sistemas de cabezales submarinos:

Modelo: SS-10C

Modelo: SS-15



Cabezal DrilQuip SS-10C




Housing (colgador) de 30 fijado a la Base Gua Permanente:




Cabezal (housing) de 18 : Colgador del revestidor de 20




Sistema completo de colgadores: 30, 18 , 13-3/8, 9-5/8 y 7



Cabezal DrilQuip SS-15

Procedimiento de Corrida del Sistema de Cabezales SS-15 (Animaciones)



Cabezales Submarinos ABB

ABB tiene dos sistemas de cabezales submarinos:

Sistema: SG-5/SG-5XP

Sistema: MS-700



Cabezal ABB Modelo: SG-5/SG-5XP

Es el sistema de cabezal submarino ms utilizado en el mundo a la fecha

Soporta las sartas de tubera de revestimiento dentro del cabezal-colgador de 30Utiliza sellos metal-metal de alta presin SG-LTR entre el colgador y el nido del cabezal para aislar el espacio anular

El conector hidrulico H-4 se acopla al perfil del cabezal, actuando como base para el conjunto de preventores a lo largo de todas las operaciones de perforacin.



Cabezal ABB modelo: SG-5/SG-5XP

Permite instalar tres o cuatro colgadores, todos con presin de trabajo de15,000 psi

En un solo viaje se instala el colgador, se energizan y se prueban los sellos aislantes del espacio anular

Herramientas instaladoras del colgador de tubera con opcin de pasaje pleno

Se pueden probar las BOPs con el buje de desgaste colocado instalado en el cabezal

Todos los colgadores SG-5 tienen las mismas dimensiones externas

Utiliza un mismo conjunto de sellos tipo metal-metal a travs de todo el sistema (sellos SG-LTR)




Paso libre para recortes y fluido de perforacin durante la instalacin del colgador, circulacin y cementacin

Estandarizado con bajo torque, recuperable

Flexibilidad mxima del programa de tuberas de revestimiento.

El contorno del nido del cabezal permite un colgador de TR sin adaptadores especiales

Nmero mnimo de herramientas para su instalacin, recuperacin y prueba

El colgador con enlace (tie-back) opcional, permite la prolongacin de pozos exploratorios a una plataforma fija o una plataforma de patas tensionadas (TLP)




Los nidos de alta presin permiten la instalacin de colgadores de TP de 10,000 psi

Fcil instalacin y recuperacin de herramientas de prueba, bujes de desgaste, conectores tipo H-4, colgadores, revestimientos y conductores

Compatible con rboles de produccin satlite y sistemas de produccin submarinos de aguas profundas especiales

Calificado por los requerimientos API 17D Subsea Wellhead and Christmas Tree Equipment

El sistema es para cuatro colgadores de tubera pero ofrece la facilidad para instalar un revestimiento opcional de 16"




Utiliza un anillo de carga sobre el colgador de 13 3/8" para desviar las cargas de la TR y de pruebas de presin directamente dentro del nido del cabezal de alta presin, en vez de hacerlo sobre el colgador de 16

Cuando no se utiliza el colgador de 16", se coloca un adaptador en el fondo del colgador de 13 3/8

Tiene un hombro de asiento positivo en el nido del cabezal para el colgador de 16

Tiene un rea de sello protegida para el conjunto de sellos de 16

Se puede instalar, cementar y probar el colgador de 16" y el conjunto de sellos en un slo viaje.



Cabezal ABB modelo: MS-700

Sistema simple con transferencia de carga pasiva, sellos metlicos preenergizados, operacin por peso con herramienta de un slo viaje, sistema de sellos redundantes y mxima flexibilidad operacional, tanto para perforacin, como para produccin

Utiliza sellos metal-metal totalmente energizados para 15,000 psi y est diseado para altas presiones y aguas profundas

Compatible con sistema de produccin submarina, tie-back extedible a la superficie o a equipos TLP

Dimetro de 18 " con presin de trabajo de 15,000 psi y 7 millones lb de cargaCorrida y colgada del revestidor, energizado y prueba de sellos en un solo viajeLa prueba de presin verifica el sello, no lo energiza



Cabezales Submarinos FMC

FMC tiene un solo sistema de cabezal para aplicacin submarina:

Sistema: UWD-15



Cabezal FMC modelo: UWD-15

Sistema submarino para 15,000 psi resistente al H2SUtiliza sellos tipo metal a metal, con o sin componentes elastomricosSe cuelga el revestimiento, se energizan y prueban los sellos en un solo viaje

Mxima capacidad de flujo alrededor de los colgadores durante la cementacin Los sellos se energizan con peso y presin El peso se aplica sobre un hombro del perfil interiorPermite probar las BOP con el buje de desgaste instaladoSe puede adaptar a un sistema que incluya el colgador para revestimiento de 16Compatible con sistemas de enlace a la superficie tie back



Cabezales Submarinos Keaverner (Mud Line Suspension)

Procedimiento de instalacin del Sistema de Enlace a la Superficie (Tie Back)

Cabezal SB 10M de 18 3/4 completo con tapn de corrosin



Detalle del tapn de corrosin instalado sobre el cabezal submarino de 18 10M


Sistemas de Cabezales SubmarinosProcedimiento de instalacin del Sistema de Enlace a la Superficie (Tie Back)

Se conecta sub inferior con la Herramienta Multi-Usos Multi-Utility Tool (MUT)



Se retira el tapn de corrosin con la Herramienta Multi Usos, MUT



Se conecta la barrena o sub de chorro con la herramienta de apriete



Se baja la herramienta de apriete con el sub de chorro dentro del cabezal de 18 con una extensin de revestimiento de 20 hasta la superficie



Se enrosca el conector de la extensin del revestimiento de 20 dentro del cabezal de 18


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe corre una sarta concntrica de tubera de perforacin por dentro del revestidor de 20 y con punta libre que se enrosca sobre la herramienta de apriete


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe aplica el torque de ajuste al conector de la extensin del revestimiento de 20 sobre el colgador y se libera la herramienta de apriete



Se saca del cabezal y del pozo la herramienta de apriete con la sarta de perforacin concntrica


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe instala el cabezal del revestimiento de 20 extendido hasta la superficie, en forma convencional (soldado, enroscado, enchufado,etc.)



Se instala el cabezal de 21 3M, tipo SOW (enchufado y soldado)


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe corre el segundo conector para la extensin del revestidor de 13-3/8 y se ancla dentro del enlace de 20 rotando vuelta a la derecha


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe instala el colgador para el revestidor de 13-3/8 extendido hasta la superficie sobre el cabezal de 21 anterior



Detalle del colgador para el revestimiento de 13 3/8, tipo cua envolvente


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe instala la brida doble esprrago con los sellos secundarios pack off para la TR de 13-3/8



Detalle de la brida de esprragos con doble empaque tipo P para el revestidor de 13 3/8


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe instala el cabezal de carrete para el revestidor de 13-3/8



Detalle del cabezal tipo carrete de 13 5/8-5M X 21 1/4-3M para el revestidor de 13 3/8 con doble sellos tipo P


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe corre la extensin del revestimiento de 9 5/8 desde el colgador hasta la superficie


Sistemas de Cabezales SubmarinosSe cuelga la extensin del revestidor de 9 5/8 del cabezal de 13-3/8 en forma convencional



Detalle del colgador tipo cua envolvente para el revestidor de 9 5/8



Se instala la brida de esprragos con doble sellos para empacar el revestidor de 9-5/8


Sistemas de Cabezales SubmarinosDetalle del carretel de 13 5/8-5M con brida de doble empaque con sellos tipo P para el revestidor de 9 5/8



Se instala el cabezal para tubera de produccin tipo carrete en forma convencional


Sistemas de Cabezales SubmarinosDetalle del cabezal de tubera 11- 5M X 13 5/8- 5M con doble sello tipo P para el revestidor de 9-5/8 y tazn para colgador de tubera de 3


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