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MATERIA: CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL “UNIDAD PARA OPERAR PREVENTORES”

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MATERIA: CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL

“UNIDAD PARA OPERAR PREVENTORES”

INTRODUCCIÓN El sistema de control que acciona un arreglo de preventores, permite aplicar la potencia e hidráulica suficiente y confiable para operar todos los preventores y válvulas hidráulicas instaladas.

Las prácticas recomendadas API RP-16E del Instituto Americano del Petróleo y MMS , establecen los requerimientos que se deberán tener en cuenta para la selección de una adecuada unidad de cierre en función al tamaño, tipo y número de elementos hidráulicos que serán operados para lograr un cierre.

UNIDAD PARA OPERAR PREVENTORES

• Deposito almacenador de fluido.

• Requerimiento de acumuladores.

• Requerimiento de volumen de acumuladores.

• Requerimiento de presión y precarga de los acumuladores.

• Fuente de energía.

DEPOSITO ALMACENADOR DE FLUIDO

• Cada unidad de cierre tiene un depósito de fluido hidráulico, el cual

debe tener cuando menos el doble de la capacidad del banco de acumuladores.

TAPONES 4”

DISEÑO DE FABRICACIÓN RECTANGULAR:

• 2 Tapones de 4” en cada extremo• Parte inferior, salen las líneas de succión para las bombas

hidroneumáticas y la bomba hidroeléctrica.

FLUIDO HIDRÚLICO:

• Aceite lubricante MH-150, MH-220, Turbinas-9 que no dañe los sellos de hule que tenga el sistema de cierre.

*NOTA: Para ambientes con Temp. menores a 0°C (32°F), debe agregarse un volumen suficiente de glicol al fluido de operación que contenga agua para evitar su congelamiento.

REQUERIMIENTO DE ACUMULADORES

Los acumuladores son recipientes que almacenan fluidos hidráulicos bajo presión. Los términos acumulador y unidad de cierre con frecuencia son empleados en forma intercambiable.

• Unidad de cierre: es una manera de cerrar el preventor.

• Acumulador: es una parte del sistema que almacena fluido hidráulico bajo presión, para que éste actúe hidráulicamente en el cierre de los preventores.

Por medio del gas de nitrógeno comprimido, los acumuladores almacenan energía, la cuál será usada para efectuar un cierre rápido.

EXISTEN DOS TIPOS DE ACUMULADORES:

• El tipo separador. Usa un diafragma flexible (vejiga), el cual es de hule sintético, resistente y separa completamente la precarga de nitrógeno del fluido hidráulico.

• El tipo flotador. Utiliza un pistón flotante para separar el nitrógeno del fluido hidráulico.

• TIEMPO DE RESPUETA

El banco de acumuladores deberá accionar el sistema para que cada preventor de arietes cierre en un tiempo no mayor de 30 segundos.

• TIEMPO DE CIERRE

El tiempo de cierre para preventores anulares menores de 20” de diámetro no deberá ser mayor de 30 segundos. Si el preventor anular tiene más de 20 pg de diámetro deberá cerrarse en 45 segundos.

PRUEBA DE EFECTIVIDAD

REQUERIMIENTOS DE VOLUMEN DE ACUMULADORES

• CAPACIDAD VOLUMETRICA:

Como un requerimiento mínimo, todas las unidades de cierre deberán estar equipadas de un banco de acumuladores con suficiente capacidad volumétrica para suministrar un volumen usable de fluido para cerrar un preventor de arietes, un preventor anular, más el volumen requerido para abrir la válvula hidráulica de la línea de estrangulación (con las bombas paradas).

• VOLUMEN UTILIZABLE

El volumen utilizable de fluido se define como el volumen líquido recuperable de los acumuladores a la presión de operación que contengan y 14 kg/cm2 (200 Ib/pg2) por arriba de la presión de precarga de los mismos. La presión de operación del banco de acumuladores es la presión a la cual son cargados con fluido hidráulico.

REQUERIMIENTO DE VOLUMEN DE ACUMULADORES.

El mínimo volumen recomendado para el acumulador (nitrógeno y fluido hidráulico), debe ser determinado, multiplicando el factor del tamaño del acumulador (tabla) por el volumen calculado para cerrar el preventor anular y el ariete en un tubo, más el volumen necesario para abrir la válvula hidráulica en la línea de estrangulación.

Presión deoperación

acumulativalb/pg2

Mínima presiónrecomendada de

precargalb/pg2

Volumen de fluidoutilizable* (fracción

del tamaño de labotella)

Factor del tamañodel acumulador

1500 750 1/8 8

2000 1000 1/3 3

3000 1000 1/2 2

Factor del tamaño del acumulador.

*Basada en la mínima presión de descarga de 1200 lb/pg2 (200 lb/pg2 mayor que la presión de precarga).

• NORMA API RP-53

Señala que los sistemas acumuladores deben tener una cantidad mínima de fluido igual a tres veces el volumen requerido para cerrar el preventor anular mas un preventor de arietes. esto ofrece un margen de seguridad igual a un 50 por ciento.

• MMS

Establece que debe tenerse una cantidad mínima de fluido equivalente a 1.5 veces la cantidad necesaria para cerrar todo el arreglo de preventores instalados, dejando un margen de 14 kg/cm2 por arriba de precarga de los acumuladores.

TIEMPO DE RESPUESTA.

EL SISTEMA DE CIERRE DEBE TENER LA CAPACIDAD DE CERRAR CADA “PREVENTOR TIPO ARIETE DENTRO DE 30 SEGUNDOS.EL TIEMPO DE CIERRE NO DEBE DE EXCEDER DE 30 SEGUNDOS EN LOS “PREVENTORES ANULARES” CON DIÁMETRO MENOR DE 20” NI DE 45 SEGUNDOS EN LOS “PREVENTORES ANULARES” CON DIAMETRO DE 20” Ó MAYOR.

PRESIÓN DE OPERACIÓN Y PRECARGA

NINGUNA BOTELLA ACUMULADORA DEBE SER OPERADA A PRESIONES MAYORES DE SU PRESIÓN DE TRABAJO.

LA PRESIÓN DE PRECARGA DE CADA BOTELLA ACUMULADORA DEBE SER MEDIDA EN LA INSTALACIÓN INICIAL DE LA UNIDAD EN CADA POZO, Y EN SU CASO DEBE SER AJUSTADA A LA PRESIÓN QUE LE CORRESPONDE.

SOLO DEBE USARSE GAS NITROGENO PARA LA PRESIÓN DE PRECARGA DEL ACUMULADOR, DICHA PRESIÓN DEBE SER VERIFICADA FRECUENTEMENTE.

VÁLVULAS Y CONEXIONES.

LOS BANCOS CON MULTIPLES BOTELLAS DE ACUMULADORES DEBEN TENER VALVULAS INSTALADAS PARA AISLAR EL BANCO.

LAS VALVULAS AISLADORAS DEBEN TENER UNA PRESIÓN DE TRABAJO POR LO MENOS IGUAL A LA PRESIÓN DE TRABAJO DEL SISTEMA AL QUE ESTE CONECTADO. DEBEN ESTAR ABIERTA SALVO CUANDO SE AISLEN LOS ACUMULADORES PARA MANTENIMIENTO, PRUEBAS O SU TRANSPORTE.

LAS BOTELLAS ACUMULADORAS PODRAN SER INSTALADAS EN LOS BANCOS CON CAPACIDAD APROXIMADA DE 160 GALONES, CON UN MINIMO DE DOS BANCOS.

La bomba koomey es un conjunto hidráulico, neumático, mecánico y eléctrico. Su función es mantener una presión acumulada para operar en emergencias el cierre de los preventores. Para efectuar el cierre de los preventores por medio de la bomba koomey, se puede hacer con los acumuladores, con la bomba hidráulicas triplex o con las bombas neumáticas y con el paquete de energía auxiliar. 

Son recipientes que almacenan el fluido hidráulico bajo presión para que se utilice al cerrar el preventor. Mediante el uso de gas nitrógeno comprimido, estos recipientes almacenan energía, la cual puede ser utilizada para cerrar el preventor en forma rápida. Existen dos tipos de botellas acumuladoras de uso común:Tipo separador: utiliza un diafragma flexible para efectuar la separación positiva del gas nitrógeno en el fluido hidráulico. Tipo flotador: utiliza un pistón flotante para separar el gas nitrógeno del fluido hidráulico.

Las Botellas Acumuladoras

Las botellas del acumulador se usan para almacenar presión hidráulica para cerrar/abrir todas las válvulas preventoras. Cada botella posee una especie vejiga de goma y tiene un volumen de almacenamiento de 10 galones. La vejiga de goma interna esta precargada a 1000 lppc de presión con nitrógeno (N2). Cada botella debe estar presurizada a 200 lppc por encima de la presión de carga.

Sistema de carga de presión en el acumulador.

Mecanismo del Acumulador Koomey

(unidad Koomey)

FUENTES

DE

ENERGIA

• CAPACIDAD DE LAS BOMBAS. Con el banco de acumuladores aislado, las bombas deberán

ser capaces de cerrar el preventor anular sobre la tubería en uso, abrir la válvula hidráulica de la línea de estrangulación y mantener una presión mínima de 14 kg/cm2 (200Ib/pg2) por arriba de la presión deprecarga de N2 en un tiempo de dos minutos.

• PRESIÓN EN LAS BOMBAS Cada unidad de cierre deberá estar equipada con bombas que

proporción en una presión de descarga equivalente a la presión de operación y máxima de trabajo. El sistema de la unidad de cierre está formado por una combinación de bombas de aire y eléctricas

• POTENCIA DE BOMBA. La combinación de las bombas deberá tener capacidad para cargar

el banco de acumuladores en un tiempo máximo de15 minutos o menos. Cuándo la presión en los acumuladores baja al 90% de la presión de operación, se activa un interruptor electromagnético y arranca automáticamente para restablecer la presión

• SISTEMA DE POTENCIA. El sistema dual de potencia recomendado es un sistema de aire más

un sistema eléctrico. A)Un sistema dual neumático-eléctrico puede consistir del sistema

de aire del equipo más el generador del equipo.

B) Un sistema dual neumático consiste del sistema de aire del equipo más un tanque de almacenamiento de aire que está separado por medio de válvulas de contra flujo (check).

C) Un sistema dual eléctrico puede consistir del sistema normal de energía eléctrica del equipo más un generador independiente.

D) Un sistema dual aire-nitrógeno puede consistir del sistema de

aire del equipo más un conjunto de cilindros conteniendo N2 a determinada presión (energía adicional).

E) Un sistema dual eléctrico-nitrógeno puede consistir del sistema

de corriente eléctrica del equipo más un conjunto de cilindros conteniendo N2 a determinada presión.

BOMBA

KOOMEY

BOMBA

KOOMEY