La función principal del Manifold de fluido de perforación de alta presión es conectar la salida de la bomba de lodo con la entrada del swivel. Puede satisfacer diversas necesidades en operaciones de perforación, como trabajo con una bomba, trabajo con dos bombas, venteo y llenado de lodo. El conjunto completo del manifold está formado por mangueras de alta presión, grupo de válvulas, Unión de martillo, standpipe, Unión giratoria, rotary hose, manómetros y otros componentes. Su caudal y su resistencia a la presión deben coincidir con la bomba de lodo.
En el conjunto completo hay siete válvulas de compuerta para lodo de 4 in, tres manómetros antivibración, dos o tres mangueras de alta presión, incluida la rotary hose, y se suministran además tubería de acero de 4 in, Unión de martillo de alta presión o bridas. A continuación se describen los equipos principales.
Diagrama esquemático del Manifold de fluido de perforación de alta presión
1. Conjunto de válvulas de compuerta
Actualmente se producen en el país dos modelos de conjuntos de Válvula de compuerta plana: 4" GX-Z43X-200 y 4" GX-Z43X-350. La composición básica de estos dos modelos es casi igual; la diferencia está en la resistencia a la presión. Uno resiste 200 kg/cm2 y el otro 350 kg/cm2. Básicamente pueden satisfacer las necesidades de distintos equipos de perforación.
Conjunto de válvulas de compuerta
El tubo en Y y el tubo en T del conjunto de válvulas de compuerta se funden en acero fundido y luego se conectan mediante Unión de martillo. La válvula utilizada aquí es diferente de una válvula de compuerta de cuña común; es una Válvula de compuerta plana ensamblada, de vástago ascendente, con asiento de sellado de caucho.
Válvula de compuerta plana
El sellado se forma por la deformación del asiento de caucho cuando baja la compuerta, y tiene característica de self-sealing. Este asiento de caucho es relativamente duradero, especialmente cuando el medio transportado contiene partículas de arena; su vida útil es más larga, el par de cierre es menor y el cambio del asiento también es relativamente sencillo. Las conexiones de ambos extremos de la válvula pueden fabricarse como conexión de unión de alta presión, conexión roscada o conexión bridada.
Para facilitar la conexión, actualmente las diversas líneas en el sitio del pozo adoptan conexiones de unión de alta presión, es decir, Unión de martillo. Su ventaja es que los dos extremos de la conexión de unión de alta presión no tienen que estar en la misma línea central. Como usa ajuste esférico, los dos extremos pueden quedar en cualquier posición del espacio; por supuesto, el ángulo no debe ser demasiado grande, normalmente dentro de 8°.
Unión de martillo
2. Manguera de alta presión
Como el lodo de alta presión debe transportarse hasta el fondo del pozo, en superficie entra en la tubería de perforación a través del swivel. Durante la perforación, el swivel se mueve hacia arriba y hacia abajo. Para adaptarse a este movimiento, se necesita un tramo de manguera flexible que conecte el standpipe con el swivel; esta manguera se denomina comúnmente rotary hose. Además, para acelerar la instalación de la bomba de lodo y de las líneas de superficie, también se utilizan mangueras en la salida de alta presión de la bomba de lodo y en la conexión con el manifold de lodo.
Las mangueras de alta presión utilizadas en campos petroleros se dividen en dos tipos. Un tipo se fabrica enrollando alambre de acero grueso sobre una manguera de caucho reforzada con lona y luego vulcanizando una capa exterior de caucho con lona. El otro tipo utiliza alambre de acero fino trenzado o enrollado en varias capas y después vulcanizado junto con caucho. Debido a que el primer tipo tiene menor flexibilidad y no puede resistir presiones muy altas, tiende a ser eliminado gradualmente.
La conexión entre la manguera y la tubería de acero se realiza mediante un accesorio de manguera. Hay dos tipos de accesorios de manguera. Uno es el accesorio vulcanizado, vulcanizado directamente junto con la manguera y suministrado por el fabricante junto con la manguera en una longitud fija. El otro es una conexión mecánica, con estructuras tipo ferrule, tipo slip, tipo laminado y otras. En los campos petroleros, la rotary hose usa principalmente el tipo slip. Su estructura consiste en insertar un tubo núcleo dentro de la manguera, colocar slips por fuera de la manguera y una carcasa del accesorio por fuera de los slips. La carcasa y el tubo núcleo se aprietan con tornillos a través de una brida, de modo que la manguera queda firmemente presionada sobre el tubo núcleo. Este tipo de accesorio puede dañar fácilmente la manguera en el punto de conexión, pero puede instalarse repetidamente en el campo.
El modelo de la rotary hose y de la manguera de alta presión se identifica por diámetro interior, presión de trabajo y longitud. Las especificaciones comunes incluyen 2 in (51 mm), 2-1/2 in (64 mm), 3 in (76 mm) y 4 in (102 mm). Las presiones de trabajo incluyen 100 kg/cm2, 160 kg/cm2, 210 kg/cm2, 300 kg/cm2 y 350 kg/cm2. La longitud puede fabricarse según lo solicitado por el usuario, pero en general la rotary hose de un equipo de perforación mide unos 18 m, y la manguera de conexión de la bomba de lodo unos 3 m.
