BOP anular / BOP de rama / BOP giratorio / BOP de cisalleo

Un preventor de reventones es un dispositivo necesario de control de pozo para operaciones en fondo a pozos y desempeña un papel muy importante en la prevención y manejo de los reventones. Las siguientes secciones se centran en la clasificación de BOP, parámetros técnicos, estructura, principios de funcionamiento, funcionamiento, mantenimiento y resolución de problemas.

1. Clasificación y denominación de los preventores de reventones

1. Clasificación

Los preventores de reventones se dividen en dos categorías principales: BOP anular y BOP de Ariete.

Las BOP anulares se dividen en una sola BOP anular y una doble BOP anular. Están equipados con un elemento de empaquetamiento anular o dos elementos de empaquetamiento anular, respectivamente.

Los BOP de Ram se dividen en un solo Ram BOP, doble Ram BOP y triple Ram BOP. Están equipados con un par, dos pares o tres pares de arietes respectivamente, para que se puedan sellar diferentes cadenas de tubos y un agujero abierto.

2. Códigos

El código BOP está compuesto por las primeras letras pinyin de los principales caracteres chinos del nombre BOP, como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Códigos BOP

Nota: FH indica un BOP anular con un elemento de empaquetamiento esférico.

FHZ indica un BOP anular con un elemento de empaquetado cónico.

3. Parámetros básicos

El diámetro nominal y la presión máxima de trabajo de un BOP deben cumplir con la Tabla 2.

Tabla 2. Diámetro nominal y presión máxima de trabajo del BOP

Nota: la desviación límite del diámetro del galómetro de deriva es de +0,25 a 0 mm. Su longitud debe ser mayor que el diámetro en 50 mm y no inferior a 300 mm.

4. Nombramiento

Designación del modelo: presión máxima de trabajo en MPa, código de diámetro y código de producto.

Ejemplo: para un BOP doble Ram con un diámetro de 346,1 mm y una presión máxima de trabajo de 70 MPa, el modelo se expresa como 2FZ35-70.

Designaciones del código API BOP:

R - un solo Ram BOP, que puede ser un Ram BOP ciego o un Ram BOP de tubería.

Rd - doble Ram BOP.

Rt - triple Ram BOP.

A - BOP anular.

G - BOP giratorio.

M - presión de trabajo de 1000 psi.

Cn - conector hidráulico remoto instalado entre la pila BOP y la cabeza de pozo o entre BOPs, con la presión máxima de trabajo igual a la de la pila BOP, utilizado para cabezas de pozo submarinas.

Cv - conector hidráulico remoto de baja presión instalado entre el riser y la chimenea BOP, utilizado para cabezas de pozo submarinas.

Ejemplo: un código específico de equipo de control de pozo es 5M-13 3/8-SRdA. Aquí 5M indica una presión de trabajo nominal de 5000 psi; 13 3/8 indica el tamaño del ánima; SRdA indica, hacia arriba desde la cabeza de pozo permanente, bobina más doble Ram BOP más BOP anular.

2. BOP anular

Un BOP anular también se denomina BOP multifunción. Al cerrar el pozo, el elemento de empaquetado anular se comprime uniformemente hacia el centro del pozo. Tiene las ventajas de una capacidad de alta presión, sellado fiable, operación cómoda y apertura y cierre rápidos. Es especialmente adecuado para sellar tiras de tubería de diferentes tipos y tamaños, y también puede cerrar completamente la cabeza del pozo.

Los BOPs anulares pueden dividirse en elementos de empaquetamiento cónicos, elementos de empaquetamiento esférico y elementos de empaquetamiento cilíndricos.

1. Elemento de empaquetamiento cónico Annular BOP

1) Estructura

Un elemento de relleno cónico (BOP) está compuesto principalmente por el cuerpo, la funda de soporte para el elemento de relleno, el pistón, el elemento de relleno, la tapa superior, el anillo antipolvo, los tornillos, la placa de cubierta, el anillo de elevación, el anillo de retención, el conector superior y el conector inferior. La estructura se muestra en la Figura 1.

1. Cubierta superior; 2. elemento de empaquetamiento; 3. anillo de polvo; 4. pistón; 5. Cuerpo

Figura 1. Elemento de empaquetado cónico Estructura BOP anular

Elemento de empaquetado cónico BOP anular

2) Principio de funcionamiento

Durante su uso, el BOP se acciona hidráulicamente. El aceite a presión del sistema hidráulico entra en el cilindro a través del conector inferior del cuerpo y empuja el pistón hacia arriba. La superficie cónica del pistón comprime el elemento de empaquetamiento, mientras que la superficie superior del elemento de empaquetado está limitada por la tapa superior. El elemento de empaquetamiento se contrae radialmente y agarra la columna de tubería, o sella completamente el tubo cuando no hay ninguna cuerda en el pozo. Para abrir el BOP, el sistema hidráulico se acciona de modo que el aceite a presión entre en el cilindro superior desde el conector superior mientras que el aceite en el cilindro inferior regresa. El pistón se mueve hacia abajo, y el elemento de empaque vuelve gradualmente a su forma original bajo elasticidad, abriendo la cabeza del pozo. El tiempo de cierre de este BOP generalmente no supera los 30 segundos, mientras que la apertura tarda un poco más.

2. Elemento de empaquetamiento esférico BOP anular

Un elemento de empaquetamiento esférico BOP está compuesto principalmente por la tapa superior, el elemento de empaquetado, el pistón, el cuerpo, el anillo de acoplamiento y los anillos de sellado. Su estructura se muestra en las Figuras 2 y 3.

Figura 2. Elemento de empaquetado esférico Estructura BOP anular (1)

Elemento de empaquetamiento esférico BOP anular

Figura 3. Elemento de empaquetamiento esférico Estructura BOP anular (2)

Elemento de empaquetamiento esférico Estructura BOP anular

Durante el cierre, el fluido a presión en la cámara inferior de aceite, la cámara de cierre, empuja rápidamente el pistón hacia arriba. El elemento de empaquetado se fuerza a lo largo de la cavidad esférica interior de la cubierta superior, se aprieta y recoge de abajo hacia arriba y desde el borde exterior hacia el centro, de modo que el pozo queda sellado. Durante la apertura, el aceite a presión en la cámara superior de aceite, la cámara de apertura, empuja el pistón hacia abajo. La fuerza de presión sobre el elemento de empaquetado desaparece y la elasticidad del caucho restaura rápidamente el elemento a su forma original, abriendo la cabeza del pozo.

El fluido de cabeza de pozo a alta presión actúa en la ranura anular sobre el pistón y forma una fuerza ascendente que ayuda al pistón a levantarse y apretar el elemento de empaquetado para cerrar el pozo. Por lo tanto, la presión del pozo ayuda a sellar un elemento de empaquetamiento esférico llamado BOP anular.

El elemento de empaquetamiento esférico tiene un diámetro grande y una altura relativamente baja. Tiene entre 12 y 20 costillas de soporte, almacena más goma y tiene una vida útil más larga que un elemento de empaquetado cónico. La parte inferior de las costillas de soporte está hecha como una superficie circular curva para asegurar un buen contacto entre la parte inferior del elemento de empaquetado y la parte superior del pistón.

Al igual que el elemento de empaquetado cónico, el elemento de empaquetado esférico puede ser reemplazado en el lugar del pozo. Cuando hay una cuerda de tubería en el pozo, el elemento antiguo también puede retirarse cortándolo y sustituirse por uno nuevo. A diferencia de un elemento de empaquetado cónico, la vida útil de un elemento de empaquetado esférico no puede comprobarse en el campo.

La estructura general de un elemento de empaquetamiento esférico, el BOP anular, es corta y ancha. La distancia entre las posiciones de soporte de sellado superior e inferior del pistón es pequeña, por lo que el efecto de guiado y centrado es pobre. Cerca del final del curso de cierre, la distancia entre el soporte del pistón se hace aún más pequeña y el pistón es propenso al desgaste excéntrico. Si el aceite hidráulico no está limpio, partículas sólidas pueden entrar en el espacio entre el pistón y el cuerpo, causando fácilmente que el pistón se atasque o que el cilindro se desgaste. Por tanto, un elemento de empaquetamiento esférico (BOP anular) requiere una alta limpieza del aceite de control hidráulico, y el aceite hidráulico debe filtrarse y reemplazarse según lo previsto.

3. Elemento cilíndrico de empaquetamiento Anular BOP

Un elemento cilíndrico de empaquetamiento (BOP anular) está compuesto principalmente por la parte superior del cuerpo, el elemento de empaquetado, el anillo de sellado, el anillo protector y la parte inferior del cuerpo. El aceite a alta presión se encuentra entre el cuerpo y el cilindro de goma. El cilindro de goma sella los tubos y otras cuerdas de tubos. Solo hay un puerto de aceite y se utiliza una válvula de inversión de tres posiciones y cuatro posiciones para la entrada y salida de aceite. La estructura se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Elemento cilíndrico de empaquetamiento Estructura anular BOP

Elemento cilíndrico de empaquetamiento Estructura anular BOP

1. Tuerca M30 x 3; 2. Poste M30 x 3 x 190; 3. parte superior del cuerpo; 4. elemento de empaquetamiento; 5. anillo de sellado de calibre; 6. anillo protector; 7. Anillo tórico; 8. parte inferior del cuerpo; 9. Esqueleto de elementos de empaquetamiento

El elemento cilíndrico de empaquetado Annular BOP tiene una estructura sencilla, tamaño reducido, peso ligero y alta presión hidráulica requerida. Es adecuado para operaciones de pozos vivos a baja presión, como raspado de parafina, lavado de arena, sellado de tubos pequeños y sellado de cables.

Mantenimiento diario: las principales piezas de desgaste son el cilindro de goma y el anillo de sellado del cilindro de goma. Tras completar cada operación del pozo, se debe comprobar rápidamente el desgaste del cilindro de goma. Cuando más de dos tercios del grosor del cilindro se ha desgastado, debe ser reemplazado a tiempo.

Parámetros técnicos:

(1) Presión nominal de trabajo: 14 MPa.

(2) Presión hidráulica de funcionamiento: presión de trabajo real más 0,5 MPa.

(3) Medio de trabajo: petróleo crudo, agua y fluido de trabajo.

(4) Rango de sellado de tubos: de 1 1/2 a 4 1/2 pulgadas.

3. Ram BOP

El Ram BOP es una parte clave del equipo de control de pozos. Se utiliza principalmente para controlar la presión de la cabeza de pozo durante las operaciones de trabajo, pruebas y mantenimiento, evitando eficazmente accidentes por reventones y apoyando operaciones seguras. Puede realizar las siguientes operaciones:

(1) Cuando hay una cuerda de tubería en el pozo, el espacio anular entre el revestimiento y la banda de tubos puede sellarse con rams del tamaño correspondiente.

(2) Cuando no hay cuerda de tubería en el pozo, el pozo puede cerrarse completamente con vértiles ciegos.

(3) En condiciones de bloqueo, la circulación, el estrangulamiento, el flujo de retorno, la eliminación del pozo y el lavado del pozo pueden realizarse a través del Manifold de Manifold de ahogo y el Manifold de estrangulación conectados a la salida lateral del carrete.

(4) Se utiliza junto con el Manifold de estrangulación, Manifold de ahogo y equipos relacionados.

Utilizado en combinación, el equipo puede controlar la presión en el fondo del pozo y soportar trabajos casi equilibrados.

Según el método de control, los BOP de Ram se dividen en BOPs hidráulicos y BOPs manuales de Ram. Según el número de cavidades de ariete, se dividen en un solo Ram BOP, doble Ram BOP y triple Ram BOP.

1. BOP de Ram Hidráulico

En términos generales, un BOP manual de Ram solo puede usarse para evitar un reventón, no para evitar un reventón. Cuando la presión de flujo de la cabeza de pozo supera los 5 MPa, el tornillo ya no puede girarse manualmente para cerrar los cilindros. Un BOP hidráulico debe operarse de forma remota y cerrarse rápidamente en pocos segundos. El uso de un BOP hidráulico requiere un dispositivo de control hidráulico correspondiente, mangueras de alta presión, acoplamientos rápidos y equipos relacionados.

Según la forma de la cavidad, las BOPs tienen cavidades circulares, rectangulares y ovaladas. Una cavidad circular tiene una distribución razonable de esfuerzos y buena mecanizabilidad, pero tiene gran altura, gran peso y un sellado relativamente pobre. Una cavidad rectangular, generalmente utilizada para cuerpos de acero fundido, tiene baja altura y buen sellado, pero los cuerpos de acero fundido presentan calidad de material inferior, posible porosidad y agujeros de arena, concentración de esfuerzos en las cuatro esquinas y menor resistencia a presión. Una cavidad ovalada, generalmente utilizada para BOPs forjados, tiene baja altura, distribución razonable de tensiones, peso ligero y buen sellado, pero es difícil de mecanizar. Según el tipo de conexión superior e inferior, los BOPs pueden ser tipo brida superior e inferior, tipo brida inferior con clavos superior, tipo brida inferior con brida superior y tipo clavada inferior, tipo tipo abrazadera superior e inferior, tipo tipo abrazadera superior e inferior, tipo conexión roscada o tipo cabeza de unión. El tipo de conexión debe ser seleccionado por el usuario según las condiciones reales del campo. Las carrocerías BOP están fabricadas en acero fundido o forjado, y el material debe cumplir con las normas nacionales.

Los conductos de aceite hidráulico de los BOPs hidráulicos son generalmente internos, evitando daños por colisión. Las vías de aceite expuestas básicamente han sido eliminadas. Los métodos hidráulicos de apertura de puertas laterales en BOP incluyen el tipo de asiento con bisagra, el tipo sin bisagra y el tipo de apertura hidráulica por cilindro.

Al seleccionar las dimensiones de brida superior e inferior para los BOP manuales SFZ18-35 e hidráulicos FZ18-35, tenga en cuenta lo siguiente: (1) para uso común en cabezas de pozo tipo 250 y 350, seleccione una brida de 480 mm de diámetro con estructura de agujeros de doble fila y un anillo especial de acero. (2) Para su uso en una cabeza de pozo tipo 350, seleccione una brida de 480 mm de diámetro con orificios de una sola fila. (3) Para emparejarla con un carrete estándar de 18-35, selecciona una brida de 395 mm de diámetro. (4) Para su uso solo en una cabeza de pozo tipo 250, seleccionar una brida de 380 mm de diámetro y engrosarla según la clase de presión de 35 MPa.

1) Composición estructural básica del BOP hidráulico de Ram

Estructuralmente, un BOP hidráulico Ram consta de carrocería, conjunto de pistones, conjunto de cilindro y pistón, conjunto de puerta lateral, dispositivo de cierre y piezas relacionadas.

(1) Cuerpo. La carrocería está fundida en acero aleado y tiene agujeros verticales superiores e inferiores y agujeros laterales. Hay cavidades de carneros dentro del cuerpo, y el número de cavidades depende del número de carneros. La cavidad del ram corporal adopta una forma alargada para reducir la concentración de esfuerzo. La superficie superior de la cavidad del ariete es una superficie de sellado y debe protegerse de daños. En la parte inferior de la cavidad del ariete hay una ranura de sedimentación de arena inclinada hacia el pozo. Puede eliminar automáticamente barro y arena cuando los pistones se abren y cierran, reducir la resistencia a la fricción durante el movimiento del ariete y ayudar a ayudar a la presión en el sellado del ariete. Los conductos hidráulicos de aceite están integrados en el cuerpo, simplificando la estructura externa del Ram BOP y evitando daños en los conductos de aceite durante la instalación, el transporte y el uso. Las BOP de clase alta presión tienen asientos con bisagras en la carrocería para fijar puertas laterales.

Sobre el cuerpo del BOP Ram hay una brida, o agujero con tachuelas, conectado por pernos a un BOP anular o directamente a un tubo de flujo. Debajo del cuerpo hay una brida conectada al carrete mediante montantes.

(2) Ensamblaje de ariete. El conjunto de eje está compuesto principalmente por el sello superior, el sello delantero y el cuerpo de fusil, como se muestra en las Figuras 5 y 6.

1. Carrocería de ariete; 2. sellado superior; 3. sello frontal; 4. carrocería de ariete; 5. Sellado superior

Figura 5. Conjunto de rame de tubería

Conjunto de rame de tubería

Figura 6. Cuerpo de fusil de cizalla

Cuerpo de fusil de cizalla

El ram es de tipo integral alargado. Su empaquetador de goma utiliza una estructura ensamblada de sello frontal y sello superior. El sello frontal y superior pueden reemplazarse por separado según el estado de daño, y la retirada e instalación son sencillas y ahorran mano de obra. La estructura del sello delantero del ram y del caucho del sello superior se muestra en la Figura 7.

Figura 7. Junta delantera de la placa de acero y goma de sellado superior

Junta delantera de la placa de acero y goma de sellado superior

La goma RAM puede reemplazarse después del desgaste. Cuando el tamaño de la cadena de tubería en el fondo cambia, también deben reemplazarse los pistones de la tubería. Al cambiar el tamaño de los pistones, un ram de doble cara puede conservar el cuerpo del ram y solo reemplazar el bloque de presión y la goma; Una RAM de una sola cara requiere reemplazar todo el conjunto de la RAM. Las superficies superior e inferior del caucho en un ram de doble cara son simétricas. Cuando la superficie superior se desgasta durante el uso, la superficie inferior también se rayará, por lo que no se puede voltear y reutilizar la goma de un ariete de doble cara.

El ariete utiliza sellado flotante. Hay cierto espacio entre el conjunto del ram y la cavidad del cuerpo donde se instala el ram, lo que permite que el ram flote arriba y abajo en la cavidad del cuerpo. La goma superior del ram no contacta con la superficie superior de sellado de la cámara. Cuando el vérete está cerrado, la alta costilla de soporte en la parte inferior de la cámara del vértice y la superficie superior de sellado tienen pendientes suaves, asegurando suficiente espacio entre el fusil y el cuerpo antes de alcanzar la posición de sellado. Durante el sellado, la goma delantera del ram contacta primero con la cadena de tubería en el pozo y sella firmemente alrededor de ella bajo el empuje del pistón. Cuando el ram se abre, la goma de sellado superior sale de la superficie del hombro del cuerpo y se retrae en el plano de la rame, y el ram retrocede a lo largo de la pendiente de la costilla de soporte hasta la posición completamente abierta. Esta característica flotante garantiza un sellado fiable, reduce la resistencia al abrir y cerrar y el desgaste del caucho, extiende la vida útil del ram, previene el agarrotamiento por óxido entre la carrocería y el ram, y facilita el desmontaje.

Cuando hay una cadena de tubería en el pozo y se utiliza una bola de tubo Ram para cerrar el pozo, la cadena de tubería normalmente no está exactamente centrada en el pozo y a menudo se inclina hacia un lado. Por tanto, la cadena de tubería puede quedar atrapada por el ariete y no sellar. Para resolver el centrado de tubería, se realiza un bloque guía saliente y una ranura correspondiente en la parte frontal del bloque de presión del ram. Cuando los vérones se mueven hacia el centro del pozo, el bloque guía fuerza la tubería excéntrica hacia el centro, permitiendo un sellado suave. Tras el bloqueo, el bloque guía entra en la ranura del bloque de presión opuesto, como se muestra en la Figura 8.

Figura 8. Esquema de centrado automático de RAM

Esquema de centrado automático de RAM

(3) Conjunto de cilindro y pistón. Este conjunto consta de cilindro, pistón, varilla del pistón, tapa del cilindro y piezas relacionadas.

(4) Montaje de puerta lateral. Un Ram BOP tiene puertas laterales desmontables o abatibles. Normalmente, las puertas laterales se fijan a la carrocería con cerrojos. Se instalan sellos de varilla de pistón y de puerta lateral a cuerpo en las puertas laterales. Las puertas laterales deben abrirse al sustituir pistones, cambiar los sellos de las varillas del pistón, inspeccionar los pistones o limpiar las cámaras del cilindro.

(5) Dispositivo de bloqueo. El dispositivo de bloqueo tiene dos funciones: primero, cuando falla el control hidráulico, los cilindros pueden cerrarse manualmente; Segundo, tras el cierre hidráulico, los pistones pueden fijarse mecánicamente y liberarse la alta presión en el aceite de control hidráulico, evitando fugas prolongadas de las tuberías de aceite hidráulico y evitando accidentes de mala operación.

Los dispositivos de bloqueo de rams se dividen en dispositivos manuales de bloqueo de ram y dispositivos hidráulicos de bloqueo, también llamados dispositivos automáticos de bloqueo.

Dispositivo de bloqueo manual:

Cuando falla el sistema de control hidráulico, la operación manual puede cerrar los embos. El dispositivo manual de bloqueo de RAM se muestra en la Figura 9. Consta de eje de bloqueo, eje de pistón y conjunto de control manual.

(a) Estado bloqueado; (b) estado desbloqueado

Figura 9. Dispositivo manual de bloqueo de RAM

Dispositivo manual de bloqueo de RAM

El dispositivo de bloqueo manual se basa en la rotación manual del volante para accionar el eje de bloqueo y bloquear los ejes de bloqueo. Su función es bloquear los pistones en posición cerrada tras el cierre hidráulico cuando se requiere un cierre prolongado, tras lo cual la presión hidráulica puede disiparse. Después de cerrar los rams hidráulicamente, gira el volante hacia la derecha para el bloqueo manual. La varilla de operación acciona el eje de bloqueo para que gire. Como el eje del ariete no puede girar ni avanzar, el eje de bloqueo retrocede hasta que su hombro se apoya contra la tapa del cilindro, bloqueando los cilindros.

El dispositivo de cierre manual solo puede cerrar los vértices y no puede abrirlos. Para abrir pistones que han sido bloqueados manualmente, primero debe reiniciarse y desbloquear el dispositivo de bloqueo manual, y luego los pistones deben abrirse hidráulicamente. Este es el único método. La operación específica es: primero girar el volante hacia la izquierda hasta que se detenga, luego girar de 1/8 a 1/4 de vuelta para evitar que el eje de bloqueo se atache en la posición sin bloqueo debido al cambio de temperatura, y después abrir los cilindros hidráulicamente.

Dispositivo de bloqueo automático:

El dispositivo automático de bloqueo de un Ram BOP sigue siendo un mecanismo mecánico, pero el bloqueo y desbloqueo del ram se completan mediante presión hidráulica, por lo que a menudo se le denomina dispositivo hidráulico de bloqueo.

Su característica operativa es que, tras el cierre del Ram BOP por presión hidráulica, la acción de bloqueo del ram se completa automáticamente bajo presión de aceite controlada por el control hidráulico. Por el contrario, cuando el Ram BOP se abre hidráulicamente, la acción de desbloqueo del ram se completa primero automáticamente bajo presión hidráulica y luego se produce la apertura hidráulica.

Un dispositivo hidráulico de bloqueo no puede cerrar el pozo manualmente. Si falla el control hidráulico, un Ram BOP equipado solo con este dispositivo no podrá realizar una acción de cierre.

Los BOPs de rama con dispositivos hidráulicos de bloqueo se utilizan a menudo en alta mar. En operaciones en alta costura, el BOP suele instalarse en el lecho marino, por lo que el bloqueo y desbloqueo del ariete no pueden realizarse manualmente y deben realizarse mediante control remoto hidráulico.

2) Sellado del BOP hidráulico del ram

La esencia del sellado Ram BOP es utilizar productos de caucho que se deforman mucho bajo carga, se ajustan uniformemente a la superficie sellada, evitan fugas y se restauran tras eliminar la fuerza externa. Según la posición de sellado y la forma del cuerpo de sellado, se fabrican e instalan piezas de sellado de caucho de diferentes formas para lograr el sellado.

Para obtener un rendimiento fiable en la entrada de bloqueo, cuatro sellos deben estar en buen estado:

(1) Sellar entre el sello delantero del ariete y el tubo. La parte delantera del ram está equipada con goma delantera. Bajo el empuje del pistón, la goma delantera agarra el tubo y los sella. Si la goma delantera está muy desgastada o rota, el fluido del pozo a alta presión pasará por aquí y causará fallos en el sellado. Para los rams ciegos, las gomas frontales se sellan entre sí.

(2) Sellar entre la parte superior del ariete y la carrocería. La goma superior se instala en el plano superior del ram. Bajo alta presión de cabeza de pozo, la goma superior presiona firmemente contra el hombro del cuerpo, evitando que el fluido del pozo se filtre por el orificio superior.

El sellado con ariete se completa en dos etapas. Primero, bajo presión de aceite hidráulico, el eje de la placa empuja la goma delantera para deformar y sellar la parte delantera, mientras que la goma superior y la carrocería forman un sello de interferencia-compresión en la parte superior, creando un sello inicial. Segundo, cuando existe presión en el pozo, el fluido en el pozo empuja el sello delantero del ram desde atrás y lo aprieta y deforma aún más. Al mismo tiempo, el líquido desde abajo empuja el ram hacia arriba contra la superficie superior de sellado del cuerpo, formando un sellado fiable. Esto se denomina sellado asistido por presión de pozo, incluyendo tanto la asistencia de la parte delantera como la de la parte superior, como se muestra en la Figura 10.

Figura 10. Principio de sellado asistido por presión en pozo

Principio de sellado asistido por presión en pozo

Obviamente, cuanto mayor es la presión del fluido del pozo, mejor es el sellado entre la parte superior del ram y la carrocería. Cuando la presión del fluido del pozo es muy baja, el sellado superior no es completamente fiable y puede tener fugas. Por ello, durante la prueba de presión de campo de un Ram BOP, a menudo se requiere una prueba de baja presión para comprobar el contacto entre la parte superior del ram y el hombro del cuerpo. A 2 MPa de presión en el pozo, prácticamente no debería haber fugas en la parte superior del RAM.

La presión del fluido del pozo también actúa detrás del cilindro y empuja el agujero hacia el centro del pozo, haciendo que el caucho delantero agarre la tubería en el pozo. Tras el cierre de los arietes, cuanto mayor es la presión de la cabeza del pozo, más fuerte será el sellado asistido por presión en la parte frontal del ariete y más apretados serán los sellados de goma delanteros alrededor de la tubería. Gracias a este sellado asistido, la presión del aceite hidráulico en la cámara de cierre no necesita ser muy alta.

(3) Sellar entre la puerta lateral y la carrocería. Se instala un anillo de sellado en la superficie de unión entre la puerta lateral y la carrocería. Los tornillos de fijación de las puertas laterales comprimen el anillo de sellado para que el fluido del pozo no pueda filtrarse por esta zona. Este anillo de sellado no se desgasta, pero envejece y se deteriora durante un uso prolongado y debe ser reemplazado regularmente según su vida útil especificada.

(4) Sellar entre la cavidad de la puerta lateral y la varilla del pistón. Se instala un anillo de sellado en el espacio anular entre la cavidad lateral y la varilla del pistón para evitar que aceite a alta presión, gas, agua o fluido de muerte en el pozo se filtren en el aceite hidráulico. Si los fluidos de pozo a alta presión atraviesan el anillo de sellado de goma, entran en el cilindro y en las líneas de control hidráulico, contaminan el aceite hidráulico y dañan las válvulas de control hidráulico. Durante el funcionamiento de la BOP, la varilla del pistón se mueve y el anillo de sellado inevitablemente se desgasta. Con el tiempo, esto puede causar fallos de sello, por lo que los sellos dañados deben reemplazarse con frecuencia. Los BOPs por encima de 35 MPa generalmente tienen un dispositivo de sellado secundario en esta ubicación.

3) Principio de apertura y cierre de los carneros

Cuando el aceite a alta presión del sistema hidráulico de control entra en las cámaras de cierre de los cilindros izquierdo y derecho, empuja los pistones y mueve los ejes de la rama y los conjuntos de la rama izquierda y derecha hacia el centro de la cabeza del pozo, cerrando el pozo. Cuando el aceite a alta presión entra en las cámaras de apertura de los cilindros izquierdo y derecho, empuja los pistones y aleja los ejes y conjuntos de rame del centro de la cabeza del pozo, abriendo la cabeza del pozo. La apertura y cierre del cilindro se controlan mediante la válvula de inversión del sistema de control hidráulico. La apertura o cierre suele completarse en 3 a 5 segundos.

Durante el cierre, el aceite hidráulico en la cámara de apertura fluye de nuevo al tanque de la unidad de control a través de conductos de aceite y líneas de control hidráulicas.

Durante la apertura, el aceite hidráulico en la cámara de cierre fluye de nuevo al tanque de la unidad de control a través de conductos de aceite y líneas de control hidráulicas.

4) Cierre y apertura de pasos operativos para Ram BOP

(1) Al usar una Ram BOP para cerrar el pozo, sigue esta secuencia:

1. Cierre hidráulico. Acciona la válvula de inversión en la consola de control hidráulica para cerrar los pistones.

2. Cierre manual. Gira los dos volantes de las varillas de operación en sentido horario para que los ejes de bloqueo se extiendan completamente y bloquee los cilindros. Después de que los volantes se detengan forzados, gira ambos volantes en sentido antihorario de 1/8 a 1/4 de vuelta. Los puntos clave son: gira en sentido horario, llega a la parada y luego vuelve a girar.

3. Purgar la presión hidráulica de control. Acciona la válvula de inversión de la unidad acumuladora hasta la posición neutra, cortando la fuente hidráulica y descargando la alta presión de la línea.

(2) Pasos iniciales para un Ram BOP:

1. Desbloqueo manual. Gira los dos volantes de las varillas de operación en sentido antihorario para que los ejes de bloqueo se retraigan completamente. Después de que las ruedas manuales se vean obligadas a detenerse, gira ambas ruedas en sentido horario de 1/8 a 1/4 de vuelta. Los puntos clave son: gira en sentido antihorario, llega a la parada y luego vuelve a girar.

2. Apertura hidráulica. Acciona la válvula de inversión en la consola de control hidráulica para abrir los cilindros.

3. Purgar la presión hidráulica de control. Acciona la válvula de inversión de la unidad acumuladora hasta la posición neutra.

(3) Pasos manuales de cierre:

1. Accionar la válvula de inversión que controla el Ram BOP hasta la posición de cerrar.

2. Cierre manual. Gira las dos ruedas de las varillas de operación en sentido horario para empujar los cilindros hacia el centro del pozo. Después de que los volantes se detengan forzados, gira ambos volantes en sentido antihorario de 1/8 a 1/4 de vuelta. El propósito de girar hacia atrás es dejar el espacio adecuado entre el eje de bloqueo y la rosca del pistón para la siguiente operación manual.

3. Accionar la válvula de inversión que controla el Ram BOP hasta la posición neutra.

Los puntos clave del cierre manual son: girar en sentido horario, llegar a la parada y luego girar hacia atrás.

El cierre manual es esencialmente lo mismo que el cierre manual. Sin embargo, antes del cierre manual, primero debe colocarse la válvula de inversión en la consola de control hidráulica que controla el Ram BOP en posición cerrada. Esto permite que el aceite hidráulico en la cámara de apertura pase directamente al depósito de aceite. El cierre manual solo puede lograrse cuando la válvula de inversión está en posición de cerrar. Tras el cierre manual, la palanca de la válvula de inversión debe moverse a neutro antes de reparar el dispositivo de control hidráulico.

Si falla el control hidráulico y se realiza un cierre manual, la BOP debe abrirse hidráulicamente cuando sea necesaria. De lo contrario, la BOP de la RAM no se puede abrir. La estructura del dispositivo mecánico de bloqueo manual solo permite el cierre manual, no la apertura manual.

5) Uso y mantenimiento de la BOP de la RAM

(1) Preparación antes de la operación. Después de instalar el BOP Ram en la cabeza del pozo y antes de la operación, comprueba los siguientes elementos. Operad solo después de confirmar que no hay problema.

1. Comprueba si las conexiones de las tuberías de aceite son consistentes con las marcas de apertura y cierre en el BOP. Funciona una vez desde la consola de control con una presión de control de 2 a 3 MPa. Si la acción de RAM no es consistente con la indicación del mando de la consola de control, intercambia las líneas hasta que sea consistente.

2. Compruebe si el mecanismo manual está en posición desbloqueada y si todas las líneas de flujo de retorno han sido instaladas.

3. Comprueba que todos los tornillos de conexión estén bien apretados.

4. Realizar una prueba de presión completa para comprobar la calidad de la instalación. El estándar de prueba de presión debe alcanzar la presión de trabajo de la BOP. Después de la prueba de presión, aprieta de nuevo todos los tornillos de conexión para corregir un ajuste desigual.

5. Comprueba si la varilla manual acciona los arietes de forma flexible y anota el número de giros del volante necesario para el cierre. Tras la prueba, gira el volante a la izquierda para retraerlo y abre los vértiles hidráulicamente.

6. Compruebe si el tamaño del ram instalado coincide con el tamaño de la cadena de tubería en el fondo.

(2) Uso y precauciones:

1. Una persona dedicada debe ser responsable del uso de la BOP. El operador debe comprender el principio de funcionamiento, el rendimiento del equipo y el flujo del proceso, y ser capaz de operar, mantener, dar servicio y solucionar problemas del equipo.

2. Cuando no hay una cadena de tubería en el pozo ni pistones cerrándose para la prueba, la presión máxima hidráulica de control no debe superar los 3 MPa. Cuando haya cuerda de tubería en el pozo, no cierres los cilindros ciegos.

3. Los arietes deben estar completamente abiertos o totalmente cerrados.

4. Al menos un juego de pistones de repuesto debe mantenerse en el lugar del pozo para que los arietes dañados instalados puedan ser reemplazados a tiempo.

5. Al cerrar los arietes con la rueda de mano, observa que la rotación derecha se cierra. El mecanismo manual solo puede cerrar los pistones y no puede abrirlos. El funcionamiento hidráulico es el único método para abrir los cilindros. Para abrir los pistones bloqueados por el mecanismo manual, primero gira el volante manual hacia la izquierda hasta el tope, luego gira de 1/8 a 1/4 de vuelta para evitar que se atascan en la posición desbloqueada debido al cambio de temperatura, y después abre los pistones hidráulicamente. Al usar el mecanismo manual para cerrar los rams, la palanca de control de la consola debe estar en posición de cierre y debe colocarse una señal en la consola que indique el estado bloqueado.

6. Abrir y cerrar los rams una vez al día para comprobar la flexibilidad.

7. No utilice la apertura y cierre de BOP para aliviar la presión y evitar dañar el packer de goma.

8. Mantén el aceite hidráulico limpio.

9. Tras el uso del BOP, los rams deben estar en posición abierta.

(3) Desmontaje e instalación:

1. Durante la instalación del cabezal de pozo, no se instale los lados superior e inferior del BOP boca abajo.

2. Los anillos y ranuras de acero deben estar limpios, sin daños, libres de suciedad y corrosión, y recubiertos con aceite ligero.

3. Los tornillos de conexión deben apretarse de forma uniforme y diagonal.

4. Tras la instalación, realizar una prueba de presión hidrostática. La presión de prueba debe alcanzar la presión de trabajo y mantenerse durante 5 minutos.

La BOP generalmente se sitúa con sus dos alas paralelas a la parte delantera de la torre.

(4) Mantenimiento. Durante el uso, acciona los pistones una vez en cada cambio y revisa la parte de control hidráulico. Si las condiciones lo permiten, realiza una prueba de presión una vez por semana, una revisión una vez al año y, tras cada pozo, realiza una limpieza e inspección completas. Sustituye las piezas dañadas con rapidez y aplica la grasa completamente sobre las piezas necesarias. Aplicar grasa disulfuro de molibdeno en las superficies superior, inferior y lateral de movimiento de la cámara y los pistones; Aplica aceite de rosca en las roscas de los tornillos de conexión.

6) Fallos y soluciones comunes de la BOP hidráulica de Ram

Los defectos y remedios comunes se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3. Faltas y remedios comunes

7) Formas básicas de BOP hidráulico de Ram

(1) BOP hidráulico de un solo ram. Su estructura se muestra en la Figura 11.

Figura 11. BOP hidráulico de un solo ram

BOP hidráulico de un solo ram

(2) BOP hidráulico doble Ram BOP. Su estructura se muestra en la Figura 12.

Figura 12. BOP hidráulico doble Ram

BOP hidráulico doble Ram

(3) Triple Ram BOP hidráulico. Su estructura se muestra en la Figura 13.

Figura 13. BOP hidráulico triple ram

BOP hidráulico triple ram

2. BOP manual de RAM

El BOP manual de RAM es un BOP especial para operaciones convencionales en el fondo del pozo. Su clase de presión suele ser de 14 MPa o 21 MPa, y algunos BOPs manuales de Ram están clasificados para 35 MPa. Según la cantidad de RAM, los BOP manuales de RAM se dividen en BOP manual de RAM simple y BOP manual de RAM doble.

1) BOP manual de RAM simple

(1) Estructura y clasificación. El BOP manual básico de un solo Ram consta de carrocería, conjunto de RAM, puerta lateral, conjunto de control manual y dispositivo de sellado, como se muestra en la Figura 14.

Figura 14. BOP manual de RAM simple

BOP manual de RAM simple

Las piezas que contienen presión de un BOP manual de un solo Ram BOP, como la carrocería, la puerta lateral y el ram, son forjados de acero aleado. La cámara de ariete utiliza una estructura ovalada, mejorando la distribución del esfuerzo corporal y el rendimiento de seguridad. La puerta lateral es de placa plana, lo que facilita el reemplazo de la rama. El sello entre la puerta lateral y el eje de la rama combina sellado en anillo en Y y en junta tórica, proporcionando un sellado fiable y un reemplazo conveniente. El sellado de rame es de tipo split y consta de sello superior y sello frontal, lo que facilita el desmontaje y el reemplazo.

Según la forma de ram, los BOP manuales de un solo RAM se dividen en BOP manual ciegos de un solo ramo y BOP manual de tubo con un solo ram. Según el tipo de conexión, se dividen en BOP manual de doble brida de un solo Ram BOP, como se muestra en la Figura 15, y un BOP manual de un solo reborde de un solo reborde, como se muestra en la Figura 16. Según el rendimiento, se dividen en BOP de RAM simple manual multifunción y BOP de RAM simple manual convencional.

Figura 15. BOP manual de doble brida y simple Ram

BOP manual de doble brida y simple Ram

Figura 16. BOP manual de una sola brida

BOP manual de una sola brida

(2) Principio de funcionamiento. El BOP manual de un solo RAM funciona utilizando el tornillo del conjunto de control manual para accionar el ram y sujetar la cuerda de tubería y lograr el sellado. El dispositivo de control manual es tanto el mecanismo de transmisión para abrir y cerrar el ram como el mecanismo de autobloqueo que sella alrededor del diámetro exterior del tubo. El conjunto de la RAM utiliza un ram de sellado unidireccional.

El BOP manual multifunción de un solo Ram es una combinación de un preventor de cabeza de pozo auto-sellante y un BOP manual de un solo Ram BOP, como se muestra en la Figura 17. En la brida superior se instala una cabeza autosellante, o elemento de goma autosellante, que se fija mediante cuatro tornillos de fijación. Durante las operaciones de funcionamiento y tirado, la cabeza autosellante sujeta la tubería bajo fuerza de restauración de goma y presión del pozo, sellando el anillo de la tubería y el revestimiento, evitando desbordamientos y patadas, y raspando la contaminación por aceite de la pared exterior de la tubería hacia el pozo. Si la presión del pozo es alta y la cabeza autosellante no puede sellarse normalmente, o aparecen señales de expulsión, cierra rápidamente los pistones manuales para que los pistones agarren la cuerda de tubería en el pozo y sellen el anillo del tubo antes de realizar otras operaciones. En estado de pozo abierto sin tubería, para evitar el impulso, se coloca una varilla de sellado ciega en el BOP y los pistones de tubería se cierran alrededor de la varilla para sellar todo el pozo. Si la presión del pozo es demasiado alta y es difícil dejar caer directamente la varilla, la varilla de sellado ciega puede conectarse al extremo inferior del tubo y bajarse al BOP mediante el gancho.

Figura 17. BOP manual multifunción de una sola RAM

BOP manual multifunción de una sola RAM

(3) Parámetros técnicos básicos. Por ejemplo, el BOP manual de RAM FZ18-21 tiene estos parámetros básicos:

1. Diámetro nominal: 180 mm.

2. Presión máxima de trabajo: 21 MPa.

3. Carrera máxima de la carga: 105 mm.

4. Par máximo del volante: menos de 412 N.m.

5. Especificaciones de la RAM: 60,3 mm, 73 mm y ciega.

6. Cadenas de tubería aplicables: tubos de perforación de 60,3 mm y 73 mm; Tubos de 50,3 mm y 62 mm.

7. Medios aplicables: lodo de perforación, agua limpia, crudo y gas natural.

(4) Instalación y puesta en servicio del Ram BOP único:

1. Antes de la instalación en el pozo, realizar una prueba de presión de sellado hasta alcanzar la máxima presión de trabajo. Úsalo solo después de aprobar. Al conectar al cabezal del pozo, todas las piezas y superficies de conexión deben estar limpias y engrasadas, y los pernos deben apretarse en diagonal.

2. El tamaño del ariete debe coincidir con el tamaño de la cuerda de tubos. Si se utilizan tanto BOPs de RAM ciegos como de tubería simple, los carteles deben identificarlos para evitar cerrar el BOP incorrecto.

3. Asegurarse de que el sistema de desplazamiento de la plataforma de trabajo, la mesa rotatoria y la cabeza de pozo estén en una línea vertical. Arregla el BOP y mantenlo concéntrico con la cabeza del pozo. Cuando el BOP se usa solo, debe añadirse una brida de protección encima para evitar colisiones o enganches.

4. Una vez que el BOP esté conectado a la entrada, realiza pruebas de presión para comprobar el sellado de todas las piezas de conexión.

5. Accionar el dispositivo de control manual para cerrar y abrir los pistones. Comprueba flexibilidad; Úsalo solo cuando abrir y cerrar no se atache y sea fácil de manejar.

6. Si se utiliza un conjunto de control manual para el control remoto, instale un soporte en una posición adecuada.

(5) Precauciones:

1. Durante el desbordamiento o el blowout, un BOP manual de Ram puede sellar una cadena de tubería del mismo tamaño que los pistones. Cuando haya cuerda de tubería en el pozo, no cierres los cilindros ciegos.

2. Antes de pasar o retirar la tubería, comprueba que el conjunto de la RAM esté completamente abierto. Mantén el funcionamiento suave y evita colisiones o enganches con el BOP.

3. Nunca alivies la presión de la cabeza del pozo abriendo los arietes. Después de cada apertura, comprueba que los pistones estén completamente abiertos y no detenidos en el centro, para evitar que las tuberías o herramientas de fondo dañen los pistones. Si hay resistencia durante la apertura o el cierre, abre la pequeña tapa lateral y limpia el barro y la arena en el interior antes de usarla.

4. Sustituya el conjunto de RAM o la goma del ram solo cuando no haya presión en la cavidad del BOP. El conjunto de RAM debe estar completamente abierto antes de abrir la puerta lateral.

5. Durante el uso, comprueba regularmente si la apertura y el cierre son flexibles. Si ocurre un atasco, identifica la causa y maneja la situación. No fuerces la apertura ni el cierre para evitar dañar las piezas.

6. Mantener limpio el BOP, especialmente las partes expuestas con tornillos, y límpialos en cualquier momento para evitar que el barro y la arena atascan el tornillo y causen un funcionamiento inflexible.

7. Después de cada pozo, limpiar e inspeccionar el BOP. Concéntrate en las piezas móviles y selladas, reemplaza las piezas dañadas o defectuosas, y limpia a fondo el exterior del BOP, la cavidad del cuerpo, la cámara del piston, el conjunto del RAM y el tornillo. Tras la limpieza y secado, aplica grasa en los agujeros de los pernos, ranuras de los anillos de acero, el hombro superior de sellado de la recámara del pistonete, las costillas inferiores de soporte y las bisagras laterales.

8. Contar, limpiar y embalar las piezas pequeñas y herramientas especiales que hayan sido retiradas.

9. Tras el mantenimiento, colocar el BOP en posición plana sobre durmientes de madera, evitando el sol y la lluvia. La temperatura ambiente es de -30 a 40 ºC.

10. Antes de cada operación de paso o extracción de tuberías, comprueba si los pistones están abiertos. Está estrictamente prohibido el movimiento forzado o el tirón si los pistones no están completamente abiertos.

11. Antes de la prueba de presión, inyección de presión y operaciones similares, cierra y verifica los vértiles. La inyección por presión está estrictamente prohibida a menos que los vértices estén completamente cerrados, para evitar el lavado de la goma de la aguja y lesiones personales.

(6) Procedimiento de desmontaje y montaje. El procedimiento de desmontaje y ensamblaje para un BOP manual de una sola RAM se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Procedimiento manual de desmontaje y ensamblaje de BOP de una sola RAM

Notas iniciales

Abre la puerta lateral.

Revisa el anillo tórico. Nota: al abrir la puerta lateral, el núcleo de RAM debe estar completamente abierto.

Quita el núcleo de la RAM.

Revisa el conjunto de la RAM, la cavidad del BOP y todas las piezas conectadas. Nota: al retirar la ram, cierra el núcleo de RAM un poco hacia la dirección de cierre y luego muévelo a la izquierda y derecha antes de quitar el núcleo de ram.

Abre la tapa lateral pequeña.

Nota: no pierdas los tornillos de fijación.

Quita el tornillo.

Nota: primero quita el tornillo anti-retroceso y luego gira el tornillo en sentido horario para quitarlo. Revisa el tornillo después de quitarlo.

Quita la tapa lateral grande.

Quita la funda protectora, quita el anillo de presión de localización e inspecciónalo.

Quita las piezas de sellado.

Primero quita el anillo de presión, luego quita el anillo de sellado, el anillo de presión, el rodamiento, el eje del tornillo y la cámara de sello.

Nota: al quitar el eje del tornillo, usa material blando para el roscado y evitar dañar las piezas.

2) BOP manual doble de RAM

Un BOP manual doble de RAM es una combinación de BOP manuales de RAM simple. La carrocería tiene cavidades de ariete superior e inferior. Se pueden organizar diferentes combinaciones de RAM según sea necesario para cumplir con los requisitos operativos, reduciendo la altura de la pila BOP y facilitando las operaciones en el fondo del pozo. Existen dos combinaciones comunes de ariete: ariete de tubería con ariete ciego, con ariete de tubería arriba y ariete ciego abajo, adecuada para operaciones convencionales en pozo; y ramo de tubería más ramo de tubería, con dos tamaños diferentes de tubería por cilindro, adecuados para operaciones que utilizan dos tamaños distintos de cadenas de tubería en un solo trabajo. La estructura se muestra en la Figura 18.

Figura 18. BOP manual doble RAM

BOP manual doble RAM

1. Tapa de bloqueo; 2. escudo; 3. cerrojo de puerta lateral; 4. cuerpo; 5. ensamblaje de ariete de tubería; 6. ensamblaje ciego de ariete (ram blind); 7. puerta lateral; 8. eje de ariete; 9. Screw

En el uso y mantenimiento diario, los requisitos para un BOP manual doble Ram son básicamente los mismos que para un BOP manual de un solo Ram BOP.

4. BOP rotativo

El BOP rotatorio se instala en el extremo superior de la pila BOP de la cabeza de pozo, reemplazando al tubo de flujo. Puede sellar el espacio anular formado por el revestimiento y la tubería de tubos, pequeñas tuberías de perforación y collas de trabajo similares, y bajo presión limitada permite que la cadena de operación gire, lo que permite operaciones en pozos vivos.

Lo siguiente utiliza el FSI2-5 Rotating BOP como ejemplo para describir especificaciones técnicas, estructura, principio de funcionamiento y funcionamiento.

1. Especificaciones técnicas del BOP rotatorio FSI2-5

(1) Presión nominal: 5 MPa.

(2) Velocidad nominal: 80 r/min.

(3) Diámetro interno máximo: 120 mm.

(4) Diámetro máximo exterior: 430 mm.

(5) Altura: 950 mm.

(6) Peso: 360 kg.

(7) Cadenas de tubería aplicables: tubos pequeños de perforación de 60,3 mm y 73 mm; tubos de 50,5 mm y 62 mm; 64 mm y 76 mm Kelly.

(8) Medios aplicables: fluido de trabajo, crudo, agua limpia y medios similares.

2. Estructura y principio de funcionamiento de FSI2-5 BOP rotativo

El BOP giratorio FSI2-5 consiste principalmente en carcasa y conjunto giratorio. El conjunto giratorio consta de cabeza autosellante, elemento de goma de sellado, anillo de sellado en chevrón, cojinete de presión y piezas relacionadas, como se muestra en la Figura 19.

Figura 19. FSI2-5 BOP rotativo

FSI2-5 BOP rotativo

El BOP giratorio se basa en las características de contracción y expansión de su elemento de goma de sellado para sellar el espacio anular entre la cadena de trabajo y el revestimiento. La presión del pozo ayuda al efecto de sellado. La presión soporta la carga de la cadena de tuberías en el pozo y garantiza una rotación flexible.

3. Instalación del BOP rotatorio FSI2-5

(1) El BOP rotativo generalmente se instala en la parte superior del sistema de control del pozo. Si se requiere un dispositivo anti-elevación, instale los deslizantes de seguridad manuales sobre el BOP giratorio.

(2) Antes de la instalación, limpiar la brida inferior, la ranura del anillo de acero, los tornillos y las piezas relacionadas. Si el BOP giratorio se usa solo, conéctalo al cabezal del pozo a través de una T correspondiente.

(3) Durante la instalación, aplicar grasa en los anillos de acero y otras piezas de conexión, y aprietar los tornillos en diagonal.

(4) Tras la instalación, realizar una prueba de presión de sellado de 5 MPa en la cabeza del pozo y mantenerla durante 5 minutos. No se acepta ningún lavado ni fuga.

4. Funcionamiento de la BOP rotatoria

(1) Cuerda de tubería de paso:

1. Si el diámetro de la herramienta es pequeño, menor a 110 mm, insertar directamente la columna de tubería y la herramienta. Utiliza el dispositivo presurizador o el peso de la columna de tubería para pasar la cuerda y la herramienta a través de la cabeza autosellante hasta el pozo.

2. Si el diámetro de la herramienta es grande, superior a 110 mm, la acción de autosellado del conjunto giratorio impide que la herramienta pase directamente. Quitar la abrazadera del BOP giratorio, levantar el conjunto giratorio de la carcasa, conectar un cono guía a la parte inferior de la cadena de tubos, bajarla para que el cono guía y la cuerda de tubería pasen por el conjunto giratorio, levantar el conjunto giratorio junto con la cuerda de tubos, quitar el cono guía y conectar la herramienta, luego baja la cadena de tubos y el conjunto giratorio juntos dentro de la carcasa. Instala la abrazadera y baja la cuerda de tubería con el dispositivo presurizador. Cuando la cuerda de tubos puede superar la fuerza ascendente y caer libremente bajo su propio peso, el dispositivo presurizante puede retirarse.

(2) Operación rotativa. Una vez que la cadena de tuberías alcanza la profundidad prevista, puede comenzar la operación de rotación. Si el funcionamiento rotativo dura más de 24 horas, conecta la circulación del agua de refrigeración y confirma la circulación normal antes de continuar.

(3) Tirar de la cuerda de la tubería. Tirar es lo mismo que el funcionamiento normal. Cuando la fuerza ascendente de la presión del pozo es ligeramente menor que el peso de la cadena de tubería, se debe instalar el dispositivo presurizador antes de tirar. Si el diámetro exterior de la herramienta es inferior a 110 mm, la cuerda de tubería puede ser retirada directamente. Si el diámetro exterior de la herramienta es grande, quita la abrazadera y levanta la herramienta de fondo y el conjunto giratorio juntos, luego retira la herramienta de fondo. Durante la operación en pozo vivo, retira la herramienta de fondo por encima de los pistones ciegos, cierra primero el BOP ciego del pozo y luego abre el tapón de alivio de presión en la carcasa giratoria del BOP. Cuando la presión esté confirmada en cero, saca la herramienta de fondo.

(4) Reemplazar el elemento de goma. Quita la abrazadera, levanta el conjunto giratorio de la carcasa y colócalo sobre un soporte, quita los tornillos de fijación de la columna de goma, saca el elemento de goma y recolocalo por el tamaño necesario. Ensamblad en orden inverso. Si se reemplaza el elemento de goma durante el funcionamiento del pozo vivo, primero cierra los pistones de la tubería, instala el dispositivo presurizante si es necesario, abre el tapón de alivio de presión, purga la presión y luego vuelve a colocar el elemento de goma.

5. Precauciones para la rotación de BOP

(1) Antes de usar, comprueba si el tapón de alivio de presión está apretado.

(2) Durante la instalación, asegúrate de que el centro de la torre, el centro de la mesa rotatoria y el centro de la mesa giratoria de la BOP estén en una línea recta para evitar colisiones y enganches durante la operación y el tirón.

(3) Apriete e instale completamente todos los tornillos de conexión para evitar accidentes durante el funcionamiento.

(4) Al levantar o bajar el conjunto giratorio, mantenlo centrado y no moverse demasiado rápido para evitar dañar el elemento de goma y los anillos de sellado.

(5) Prestar atención a la seguridad al reemplazar el elemento de goma y evitar que el elemento o el conjunto giratorio se vuelque y lesione al personal.

(6) Cuando la presión de la cabeza de pozo supere los 5 MPa, no se utilice el BOP giratorio como un solo tubo Ram BOP, para evitar que se desvayan sus sellos.

(7) Durante la operación rotatoria, si el área del rodamiento o el área del sello en V se calienta mucho, detenerse e inspeccionar, y luego reparar o reemplazar las piezas relacionadas a tiempo.

6. Mantenimiento de la BOP rotativa

(1) Las piezas de desgaste incluyen sellos y elementos de goma. Cada vez que se retire el conjunto giratorio, revisa las juntas tóricas y reemplaza las dañadas a tiempo. Revisa los anillos en V al mismo tiempo.

(2) Tras 7 días laborables acumulados, añadir grasa a base de litio a los rodamientos.

(3) Durante el uso y el tirón, añadir lubricante como agua jabonosa entre la cuerda de tubo y el tubo central del BOP giratorio.

(4) Además de revisar y reemplazar las piezas desgastadas en cualquier momento, realizar una inspección y reparación completas después de completar cada pozo.

7. Pasos de desmontaje para BOP rotatorio

Durante la reparación, desmonta el BOP giratorio siguiendo los siguientes pasos. El ensamblaje es en orden inverso.

5. BOP rotatorio anular operado hidráulicamente

El BOP giratorio FSI2-5 es un BOP giratorio tipo cabeza autosellante. Su elemento de goma autosellante tiene una baja autocompensación, instalar herramientas de fresado y perforación es problemático, y la capacidad de presión es baja. Por ello, ha aparecido un nuevo tipo de BOP giratorio, con mayor diámetro, que permite que las cabezas de fresado y perforación pasen directamente a través del elemento de empaquetado. El elemento sujeta la cadena de tubos, se controla hidráulicamente y sella la cadena giratoria de la tubería bajo alta presión. Consta de cuerpos superiores e inferiores exteriores, pistón, cuerpos superiores e inferiores interiores, soporte de carga, cojinete radial, elemento de empaquetado esférico y partes relacionadas. El BOP giratorio FHS18-35 mostrado en la Figura 20 tiene un diámetro de 180 mm, una presión de sellado estática de 35 MPa, una presión de sellado dinámica de 21 MPa y una velocidad de rotación no inferior a 120 r/min. Se utiliza principalmente para la revisión de pozos vivos o para la reposición de pozos de petróleo y agua con desbalances.

Figura 20. FHS18-35 BOP rotatorio anular hidráulico

FHS18-35 BOP rotatorio anular hidráulico

6. BOP por cable

La cavidad de la carcasa de un Wireline BOP puede dividirse por estructura en tipos de caráter circular y rame ovalado. La estructura ovalada del ariete tiene baja altura, peso ligero y buen rendimiento de sellado.

El SFZ12-21 Wireline BOP, Figura 21, utiliza conexión por brida y se emplea para operaciones de perforación.

El FZ7.6-14 Wireline BOP, Figura 22, tiene tres formas de conexión: abrazadera, unión y rosca. Se utiliza para pruebas y para sellar varillas succionadoras, cables y tubos de pequeño diámetro.

Figura 21. SFZ12-21 BOP de línea fija

SFZ12-21 BOP de línea fija

Figura 22. FZ7.6-14 BOP de línea fija

FZ7.6-14 BOP de línea fija

El elemento cilíndrico hidráulico de empaquetado Wireline BOP (Figura 23), se utiliza para sellar cables de ferro, tubos de pequeño diámetro y varillas succioneras.

Figura 23. FH6.5-14X elemento cilíndrico hidráulico de empaquetado anular Wireline BOP

FH6.5-14X elemento cilíndrico hidráulico de empaquetado anular Wireline BOP

7. Corte de cizalla de rame BOP

Durante operaciones en pozos importantes de petróleo, agua o gas a alta presión, si se tapa la tubería y se pierde el control, o si no se ha instalado ningún tapón, el anillo de la tubería de revestimiento puede estar ya cerrado por el Ram BOP, pero grandes cantidades de aceite, gas o agua a alta presión aún pueden salir a través de la tubería. Si la instalación de una válvula de tubería falla y el personal ya no puede acercarse a la cabeza del pozo, solo un BOP equipado con pistones de corte y capaz de cierre completo puede detener la expulsión. El ariete de cizallamiento, Figura 24, primero corta la tubería o tubería de perforación en el pozo y luego sella completamente la cabeza del pozo, evitando la escalada del accidente. Una vez sellada la cabeza del pozo, se pueden tomar medidas de eliminación de pozos y pesca con tubos.

Figura 24. Esquema del ram de corte

Esquema del ram de corte

1. Cuerpo inferior de fuselaje de corte; 2. sellado superior; 3. Sello lateral; 4. Sello de cuerpo de cortador; 5. Cuerpo de ariete de corte superior

Método de designación de modelos BOP

Método de designación de modelos BOP