ACUMULADORES PERFORACION & WORKOVER Hugo Biasotti CHUBUT 10 de Septiembre 2015 ACUMULADORES El acumulador hidráulico y comando de las BOP es un sistema que permite acumular volúmenes de fluido hidráulico a la presión necesaria de accionamiento de las BOP, para operar estas rápidamente. Los acumuladores pueden contener fluido en dos valores de presión: 1.500 psi y 3.000 psi Hugo Biasotti 3 ACUMULADORES Los elementos BASICOS que conforman un acumulador son: Botellones de acumulación del fluido Válvulas de comando Válvulas de regulación de presión Tanque de reserva de fluido Bombas de carga – neumáticas / eléctricas Presostatos de accionamiento Hugo Biasotti 4 ACUMULADORES Hugo Biasotti 5 ACUMULADORES Tanque de fluido hidráulico Botellones Bombas N E P V. de comando Hugo Biasotti 6 ACUMULADORES BOTELLONES DE ACUMULACION Hay de varios diseños y de diferentes volúmenes. Básicamente es un recipiente precargado con Nitrógeno a una cierta presión, al cual se le bombea fluido hidráulico, comprimiendo así el nitrógeno y por tanto dejando el fluido también con una presión mayor. Son recipientes cilíndricos o esféricos, con un sistema interno para separar el nitrógeno del fluido hidráulico. Hay dos tipos clásicos: A flotante. A cámara o vejiga. Hugo Biasotti 7 ACUMULADORES A flotante: Esta compuesto por un flotante interior con una varilla guía, separa el gas del fluido. Cuando se descarga, el flotante baja, y la varilla acciona una válvula, para impedir que escape el gas. Es algo complicado, puede mezclarse el gas y el fluido. Suele fallar el sistema de válvula inferior. Hugo Biasotti 8 ACUMULADORES A Cámara: Es el típico de Koomey, cilíndrico. Una cámara interior contiene el nitrógeno, que se comprime al bombear el fluido. Cuando se descarga, lo que sucede es que la cámara se expande con el gas al disminuir la presión exterior. Es menos complicado. Suele fallar mas seguido por “pinchaduras” de las cámaras. Hugo Biasotti 9 ACUMULADORES El volumen necesario de fluido bajo presión acumulado para operar una BOP se obtiene conectando en paralelo varios botellones a través de un colector. El requerimiento del volumen necesario esta en la norma RP 53. El cálculo se hace por programas de los fabricantes, o puede calcularse teniendo la información como se vera más adelante Hugo Biasotti 10 ACUMULADORES BOMBAS Generalmente hay dos tipos de bombas: Neumáticas Eléctricas Las bombas neumáticas consisten en un cilindro neumático de doble efecto que mueven un pistón que presuriza fluido hidráulico Las eléctricas son bombas triples o quintuples de simple efecto de émbolos buzos. Es una caja mecánica y un cuerpo hidráulico en miniatura. Aunque no son recomendadas, tambien puede encontrarse en algunos acumuladores bombas hidráulicas manuales. Hugo Biasotti 11 ACUMULADORES BOMBAS NEUMATICAS Motor Neumático de doble efecto Bomba a pistón Retención Hugo Biasotti 12 ACUMULADORES BOMBAS ELECTRICAS Alimentación y presostato eléctrico Motor eléctrico Bomba a pistones Hugo Biasotti 13 ACUMULADORES VALVULAS DE 4 VIAS Las válvulas de 4 vías son válvulas que permiten la comunicación de la presión del manifold que viene de los botellones, con la alimentación a la entrada de accionamiento de la BOP, y el retorno de la línea al tanque. También permiten en otra posición la alimentación de presión a la entrada de la apertura de la BOP y el retorno al tanque. Permiten mantener una posición neutra, posterior a cualquiera de ambas operaciones anteriores. Hugo Biasotti 14 ACUMULADORES VALVULAS REGULADORAS Permiten regular la presión para alimentar elementos que necesitan una presión menor que la presión del colector general de las válvulas de 4 vías de accionamiento de los rams. BOP anular Válvulas HCR Son válvulas a orificios de pasaje variable, que pueden ser manuales o neumáticas Hugo Biasotti 15 ACUMULADORES El acumulador tiene varios elementos más de comando y control: Filtros de aire de alimentación Lubricadores de aire de alimentación Válvulas de alivio de sobrepresión (por falla de los presostatos) Líneas de puenteo del manifold de válvulas para operar con presión directa Cilindros neumáticos en valv. de 4 vías en Sistemas de comando a distancia: Sistemas de comando a distancia: Permiten operar remotamente el acumulador desde la posición del maquinista y/u otros lugares. Se conecta el sistema de válvulas de accionamiento ( y las reguladoras) a un panel de control remoto, con válvulas neumáticas, a través de una manguera de tubos múltiples (tubos de Tecalan) Hugo Biasotti 16 ACUMULADORES COMANDOS A DISTANCIA Estos tubos, accionan cilindros neumáticos que operan las válvulas de 4 vías y permiten regular remotamente también las presiones reguladas, si estas tienen actuadores neumáticos. La unión de los tubos se hace a través de pletinas (Redondas o Rectangulares), abulonadas a una similar en el acumulador y en el comando remoto Hugo Biasotti 17 ACUMULADORES COMANDOS A DISTANCIA Hugo Biasotti 18 ACUMULADORES VOLUMENES VOLUMENES NECESARIOS EN EL ACUMULADOR: Estos volúmenes dependen del conjunto de BOP que se vaya a operar. por tanto: No cualquier acumulador sirve para cualquier conjunto o medida de BOP , se deben VERIFICAR CIERTAS CONDICIONES DE VOLUMENES Y TIEMPOS DE OPERACIÓN indicados en API RP 53 – El volumen acumulado en los botellones debe ser suficiente para, con las bombas paradas o desconectadas y sin presión de pozo : CERRAR ANULAR CERRAR TODOS LOS RAM ABRIR LA HCR y mantener 200 psi por sobre la presión de precarga. Hugo Biasotti 19 ACUMULADORES TIEMPOS DE OPERACIÓN: El acumulador deberá cerrar cualquier BOP de rams y el anular en los tiempos máximos siguientes : RAMS : t < 30 seg. ANULAR : t < 45 seg si BOP < 18 ¾” HCR u otros : t < 30 seg. Hugo Biasotti 20 ACUMULADORES CAPACIDAD DE LAS BOMBAS El acumulador deberá tener dos sistemas de bombas independientes con alimentaciones distintas ( Elect / Neumat.) Cada sistema, independiente debe satisfacer lo siguiente: Cerrar la BOP anular y abrir la HCR en menos de dos (2) minutos , con los botellones fuera de servicio (anulados) Hugo Biasotti 21 ACUMULADORES CAP. DEL TANQUE DE RESERVA: El tanque deberá tener una capacidad mínima de acuerdo a lo siguiente: Capacidad de fluido de reserva de al menos dos (2) veces la capacidad usable de los botellones Hugo Biasotti 22 ACUMULADORES Para cumplir con los requisitos de las presiones de operación de la RP 53 se debe efectuar esta verificación, se deben conocer que BOP serán o están instaladas, y las capacidades volumétricas de operación de cada una de ellas. BOP Marca Diam. Nominal Presión Nominal Gal. para cierre Anular Hydril 13 5/8 5.000 17.98 Parcial 1 Parcial 2 Cameron Cameron 13 5/8 10.000 5.54 5.54 Total o ciego Cameron 13 5/8 10.000 6.78 TOTAL 35.84 Hugo Biasotti 23 ACUMULADORES 1. Determinar volumen requerido: Según API 16E, el volumen es el 50% mas del volumen de todo el stack: Vol req. = 35.84 x 1.5 = 53.76 Gal. 2. Determinar volumen total de acumulación: (desde 3000 psi a 200 psi más que la precarga según RP53) De acuerdo a la ley de Boyle, suponiendo una transformación isotérmica, se calcula el volumen para pasar de 3000 psi acum. a 1200 psi ( 200 mas que la precarga); con la formula siguiente : Hugo Biasotti 24 ACUMULADORES Es decir que necesitamos botellones por un volumen nominal de 107.52 gal. De los manuales, a la capacidad nominal de los botellones se les resta 1 gal por el desplazamiento del flotante o de la cámara. Es decir, considerando botellones de 11 gal., quedan de 10 gal. Nominal disponibles: 107.52 / 10 gal = 10.75 = 11 botellones. Hugo Biasotti 25 ACUMULADORES Determinar la cantidad de bombas necesarias: Según RP 53 se necesita cerrar Anular y HCR en menos de 2 minutos: Volumen para cerrar anular = 17.98 Volumen para abrir HCR = 1 Gal Total = 18.98 galones. Capacidad de bombas= 18.98 gal / 2 minutos = 9.49 gal/min Usando las especificaciones de las bombas a instalar, o de las instaladas se puede comprobar si cumplen Hugo Biasotti 26 ACUMULADORES MANTENIMIENTO •VERIFICAR que se haga el mantenimiento de las bombas neumaticas, cambios de aceite de filtros de aire, purga de filtros, y que el aceite NO TENGA AGUA •NO DEJE CERRADA LA ENTRADA DE AIRE PORQUE MOLESTA EL RUIDO DE LAS BOMBAS, Si las bombas arrancan en forma frecuente, indica que algo no anda bien, “Hay fugas”. •Verificar el nivel de aceite (1/3 del volumen total) en el depósito cuando los botellones estan cargados. Verificar alarmas de nivel. •Verificar funcionamiento de Manómetros Hugo Biasotti 27 ACUMULADORES Hugo Biasotti 28 ACUMULADORES Hugo Biasotti 29 ACUMULADORES Hugo Biasotti 30 ACUMULADORES Hugo Biasotti 31 ACUMULADORES Hugo Biasotti 32 Muchas gracias