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• Adriana Aibar

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BLOQUE 3

CHOKE MANIFOLD

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CHOKE MANIFOLD El choke manifold, es un conjunto de válvulas que permiten básicamente la regulación de los caudales de fluidos provenientes del pozo. Tienen por objeto controlar los fluidos y mantener la presión en el fondo del pozo para facilitar el ahogado del mismo.

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CHOKE MANIFOLD 1.- Deben permitir una línea directa desde el pozo al campo (flare line), o línea de venteo directa a quemador. 2.- Deben permitir una línea al desgasificador primario o atmosférico 3.- Deben permitir una línea al campo, regulada por los chokes (estranguladores) 3

CHOKE MANIFOLD : RP53 Los esquemas están regulados por la RP53, que recomienda ciertas configuraciones de acuerdo a las presiones nominales de TODO EL ESQUEMA DE LA BOCA DE POZO. La norma API RP 53 , es de “prácticas recomendadas”, solamente es eso, una recomendación, pero es conveniente su aplicación para encuadrarse dentro de un esquema operativo congruente con las normas API. 4

CHOKE MANIFOLD : RP53 La norma separa tres esquemas básicos de configuración de los CHOKE MANIFOLD según las presiones: • 2.000 - 3.000 psi • 5.000 psi • 10.000 psi y presiones superiores VEAMOS LAS CONFIGURACIONES SUGERIDAS: 5

CHOKE MANIFOLD : RP53

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CHOKE MANIFOLD : RP53 Para 2.000 y 3.000 psi: • VALVULAS SIMPLES EN RAMALES LATERALES. • SOLO CHOKES MANUALES • DIAMETRO MINIMO DE 2” PARA LOS CHOKES y 3” EN LA LINEA DIRECTA A CAMPO.

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CHOKE MANIFOLD : RP53

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CHOKE MANIFOLD : RP53 Para 5.000 psi: • VALVULAS SIMPLES AGUAS ARRIBA DE LOS CHOKES – ( Se estila duplicar las válvulas, aunque la norma no lo exige) • 1 CHOKE MANUALES + 1 HIDRAULICO REMOTO. • DIAMETRO MINIMO DE 2” PARA LOS CHOKES Y 3” EN LA LINEA DIRECTA. 9

CHOKE MANIFOLD : RP53

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CHOKE MANIFOLD : RP53 Para 10.000 psi: • VALVULAS DUPLICADAS AGUAS ARRIBA DE LOS CHOKES • CHOKES MANUALES, Y COMO MINIMO UN (1) HIDRAULICO. • RAMAL CON UN TERCER CHOKE DERIVADO DE UNO DE LOS LATERALES, HIDRAULICO OPCIONAL.

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CHOKE MANIFOLD : RP53

La norma indica que para presiones superiores a 3.000 psi, todas las conexiones deben ser BRIDADAS, CON CLAMP U OTRA CONEXIÓN DE ACUERDO A API 6A. ADMITE CONEXIONES ROSCADAS (No hace excepciones para aguas abajo de los chokes ni aclara nada especifico para las líneas derivadas) SIEMPRE QUE ESTEN CONTEMPLADAS EN LA NORMA 6A

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CHOKE MANIFOLD : RP53 La norma API 6A , NO CONTEMPLA ROSCAS QUE NO SON API, por lo tanto , todas las conexiones deben ser BRIDADAS, CON CLAMP U OTRA CONEXIÓN, incluidas roscas API -(LP,etc.) – PERO DE NINGUN MODO ROSCAS RAPIDAS TIPO UNION DOBLE DE GOLPE: NO SE ADMITIRIAN ESTAS UNIONES EN LAS INSTALACIONES SOMETIDAS A PRESION DE POZO. (No hace excepciones para aguas abajo de los chokes ni aclara nada especifico para las líneas derivadas) 13

CHOKE MANIFOLD : RP53 Hasta las válvulas aguas abajo de los chokes, las mismas deben ser de la presión nominal o ranqueada del manifold, Por tanto si un manifold tiene válvulas de menor presión en estos puntos, ESA ES LA PRESION NOMINAL DEL MANIFOLD y no la de las válvulas aguas arriba. Es un error común considerar que aguas abajo de los chokes se pueden poner válvulas de menor presión sin degradarlo. 14

CHOKE MANIFOLD : RP53 La norma indica, y ACLARA , que no están mostrados en los esquemas, pero algunas veces (SIEMPRE….!) , se instalan “buffer chamber” o (colectores), aguas abajo de la última valvula de alta, comunicando las ramas de los chokes: En estas circunstancias dice que se deben prever las posibles fallas: esto es, si hay colector, se debe prever que la comunicación de las ramas de los chokes implica presiones bidireccionales:

VEAMOS: 15

CHOKE MANIFOLD

Presión en dirección inversa

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CHOKE MANIFOLD : RP53 Por tanto, se deben testear a contrapresión todas las válvulas entre el colector y los chokes y la última válvula del cubo de entrada bajo cierta condición de presión que no esta indicada por la norma. El segundo punto conflictivo se plantea cuando hay un colector colocado , es el cruce entre la línea de venteo directa y el colector : NUNCA DEBEN ESTAR COMUNICADA LA LINEA Y EL COLECTOR: Sino la presión DIRECTA del pozo, sin regular, se comunicará al colector. 17

CHOKE MANIFOLD

Presión en dirección inversa

Presión en dirección inversa

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CHOKE MANIFOLD : RP53 Para evitar esto hay dos formas: 1.- Pasar la línea de venteo por dentro del colector 2.- Variar la posición del plano de todo el colector, de manera que la línea directa pase por arriba del colector. Esto implica tener altura y que todas las salidas del colector deben soldarse en posición horizontal:

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CHOKE MANIFOLD : RP53 Provoca estricción en la sección del colector

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CHOKE MANIFOLD : RP53 La norma no especifica que no admita CONEXIONES ARTICULADAS , aclara que debera referirse al fabricante para su uso. Lo mismo para el uso de MANGUERAS FLEXIBLES. Si hay cambios de dirección RIGIDOS dice: Siendo R: radio de curvatura y d : diámetro tubo. R/d debe responder constructivamente a: • Si R/d > 10 , la curva puede hacerse con curvas de mas espesor que el caño para evitar desgaste. • Si R/d < 10 , el cambio debe hacerse colocando cubos de desgaste. 21

CHOKE MANIFOLD : RP53 La norma SPEC 16 C , que ESPECIFICA los standards de CONSTRUCCION de choke y kill Systems , CONTEMPLA la instalación de uniones articuladas y de mangueras flexibles. SIN EMBARGO, DEBERIAN EVITARSE DADO QUE ES UN ELEMENTO DE MENOR FIABILIDAD QUE UNA UNION BRIDADA O RADIOS LARGOS CON MAYOR ESPESOR.

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CHOKE MANIFOLD : RP53 La línea directa debe tener un diámetro mínimo por lo menos igual al diámetro de pasaje de los chokes, para evitar contrapresionar el pozo en caso de venteos de grandes volúmenes de fluidos o gas. ALGUNOS EJEMPLOS FOTOGRAFICOS:

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CHOKE MANIFOLD :

Chiksan y Válvulas Flex no son RECOMENDABLES, AUNQUE NO ESTAN ESPECIFICAMENTE NO ADMITIDOS.

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CHOKE MANIFOLD : Cambios de ángulo con codos o curvas de mayor espesor y respetando R/d. No se admiten soldaduras en ángulo…..ESTAN FUERA DE NORMAS AWS y debieran ser bajo procedimientos…. UNIONES DE GOLPE no son API 6A 25

CHOKE MANIFOLD : Actuadores de los chokes en condiciones NO operativas

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CHOKE MANIFOLD :

Consolas de chokes en buenas condiciones operativas, como siempre,… las mordazas de la wilson….

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CHOKE MANIFOLD : Test Los CHOKE MANIFOLD deben testearse según los procedimientos de RP53 ; coincidentes con los test de las BOP: (Tablas 1 y 2 anexas a documentación) 1.- Testear en cada montaje 2.- Testear al menos cada 21 días Testeos en baja y alta presión ESTOS TEST INCLUYEN LAS VALVULAS DEL CHOKE Y KILL LINE y/o CUALQUIER VALV. DEL SISTEMA DE CONTROL DE POZO.

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CHOKE MANIFOLD : Test Para testear NO DEBE UTILIZAR LA BOMBA DEL EQUIPO, EQUIPO ya que esto no asegura un funcionamiento lento y bajos caudales , - AUN CON MOTORES ELECTRICOS DE C.C. ( Equipos elect. con SCR) , hacerlo puede provocar aumentos de presión extremadamente rápidos y un ACCIDENTE. Se deben utilizar bombas neumáticas o eléctricas similares a las de los acumuladores , que proveen altas presiones con volúmenes de desplazamiento muy pequeños. (Test unit) 29

CHOKE MANIFOLD : Test Para testear puede iniciarse con todo el manifold lleno y vaciado de aire, y testear hacia las válvulas de mayor presión, o iniciar desde el cubo de entrada e ir testeando válvula por válvula . Cualquier método es aceptable si se ejecuta de modo que se pueda verificar correctamente el sello de todas las válvulas en las direcciones correspondientes, la norma no establece secuencias…..

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CHOKE MANIFOLD : Test 1.- Testear en cada montaje: VALVULAS AGUAS ARRIBA DE LA ULTIMA VALVULA DE ALTA PRESION: Baja presión : 200-300 psi Alta presión : A la presión de las BOP de rams – (NO A LA PRESION NOMINAL DEL CHOKE MAN. si este es de presion mayor que las BOP….) VALVULAS AGUAS DEBAJO DE LA ULTIMA VALVULA DE ALTA PRESION: Baja presión : 200-300 psi Alta presión : Opcional 31

CHOKE MANIFOLD : Test 2.- Testear cada 21 días máximo: VALVULAS AGUAS ARRIBA A LA ULTIMA VALVULA DE ALTA PRESION: Baja presión : 200-300 psi Alta presión : A la presión esperable en superficie VALVULAS AGUAS ABAJO DE LA ULTIMA VALVULA DE ALTA PRESION: Baja presión : Opcional Alta presión : Opcional 32

CHOKE MANIFOLD : Test Si hay colector…, Este y las válvulas de salida de estos a venteo y separadores, etc. están aguas abajo de la ultima válvula de alta, y por tanto deberían testearse obligatoriamente EN BAJA PRESION , y OPCIONAL EN ALTA : Este “Opcional” puede ser una exigencia del operador o dueño del area…… no es una opción de la Cia. de torres y debe acordarse antes de montar el equipo. 33

CHOKE MANIFOLD : Test La norma tambien indica que si hay colector deben tomarse previsiones para “aislar una falla o mala funcion”….. por tanto: Asegurarse las Testear todas las válvulas posteriores al cubo, hasta la ultima válvula aguas abajo de los chokes, ramales laterales : EN AMBAS DIRECCIONES EN BAJA Y OPCIONAL EN ALTA. 34

CHOKE MANIFOLD

Bidireccional en BAJA Y OPCIONAL EN ALTA

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CHOKE MANIFOLD : Test También puede interpretarse que estos testeos son indicados, son cuando no hay colector, colector y por tanto, de existir este, todas las válvulas del colector son presurizadas aguas debajo de LA ULTIMA VALVULA DE ALTA PRESION del ramal que se este usando, (aun las del otro ramal ) , y solo se deberian testear en BAJA PRESION ….. y OPCIONAL EN ALTA: 36

CHOKE MANIFOLD : Test Pero si la decisión adoptada es testear también en alta presión, presión esto implica que , se deben testear esas dos válvulas a presión nominal , y en general la única forma es hacerlo a través de presurizar la línea DESDE EL COLECTOR, lo que implicaría someter a este a la presión nominal de las valvulas.

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CHOKE MANIFOLD : Test En caso que LA LINEA DIRECTA ESTA COMUNICADA CON EL COLECTOR TODAS LAS VALVULAS DEBEN TESTEARSE bidireccional A LA PRESION NOMINAL , INCLUIDAS LAS DE SALIDA DEL COLECTOR EN AMBOS CASOS POSIBLES, COMO OPCION DEL OPERADOR u OBLIGADOS POR LA CONFIGURACION DEL MANIFOLD , se debe presurizar el colector en alta presión y HACER ESTO ES : PELIGROSISIMO 38

CHOKE MANIFOLD : Test En general SE DESCONOCE la presión de diseño del colector y si esta es la correspondiente a las presiones nominales de las válvulas aguas arriba , por tanto se puede provocar un accidente por sobrepresión durante el testeo. Excepto que se conozca la presión de diseño del colector o buffer chamber, se deben tomar precauciones en el test: 39

CHOKE MANIFOLD : Test Normalmente el colector esta construido con tubos de menor presión porque está aguas abajo de los chokes. DEBE VERIFICARSE SIEMPRE, (EN TODOS LOS CASOS ), ) cual es la presión admisible del colector, antes de testear y adaptarse a los criterios y flexibilidad de la norma . Esta es una información MUY IMPORTANTE para evitar un accidente. Se corre el riesgo de reventar el colector o los casquetes, etc. si se sobrepasa la presión admisible. 40

CHOKE MANIFOLD : Test RIESGOS:TESTEOS SIN INFORMACION

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CHOKE MANIFOLD : Test Si hay colectores, se debe saber este dato, si no , se puede adoptar un método de cálculo, haciendo previamente mediciones en el colector , y suponer el peor caso, de un acero con tensión de fluencia de 36.000 psi y calcular la máxima presión con la formula aproximada para las presiones en tubos. , Y considerar la presión MAXIMA DE TESTEO como un porcentaje de la presión de trabajo calculada. - por ejemplo el 50% Esto es válido cuando NO HAY OTRO REMEDIO, REMEDIO pero no es lo conveniente para una especificación 42 técnica de un equipo :

LINEAS DE ALTA PRESION MAXIMA PRESION DE OPERACIÓN: Un tubo , puede resistir una presión interna límite de fluencia , que se puede calcular aproximadamente por la formula siguiente: Pf = σf x 2 e (psi) D Donde: σf es la tensión de fluencia del material en psi e = espesor de pared - (inch o mm) D = diámetro del tubo - (inch o mm) 43

LINEAS DE ALTA PRESION PRESION DE TRABAJO: Se considera un 60% de la presión de fluencia: Pt = 0.6 x σf x 2 e D Los tipos de aceros para tuberías están especificados en API 5L y ASTM A53.

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CHOKE MANIFOLD : Test ESTO ES ESTIMATIVO, Y SOLO DEBE USARSE COMO VERIFICACION LA CIA. DE TORRE DEBE DISEÑAR O CALCULAR, E INFORMAR LA MAXIMA PRESION DEL COLECTOR. NO SOBREPASE LA PRESIONES ADMISIBLES EN LOS TEST – ES MUY PELIGROSO….. 45

QUE TENER EN CUENTA: Que toda la boca de pozo es de vital importancia cuando hay presiones operativa. Que no debe haber NINGUN elemento que no esté en condiciones operativas OPTIMAS Que no debe haber conexiones fuera de norma en las líneas de chokes, kill line, manifold y separadores primarios. Respetar las secuencias de testeo indicadas por las normas de la Cia o de no existir, adoptar un criterio que permita el test seguro en el menor tiempo. 46

QUE TENER EN CUENTA: NO ADMITIR TESTEOS CON PRESIONES NO VERIFICADAS O CERTIFICADAS PEDIR LA VERIFICACION O EL CALCULO DE LAS PRESIONES ADMISIBLES DE COLECTORES U OTROS ELEMENTOS SIN REGISTRO.

Dejar registrado el TEST; Es el único documento de prueba que el test se realizó correctamente. EXIGIR LA CERTIFICACION DEL CHOKE MANIFOLD O DE TODAS SUS VALVULAS. 47

SEGURIDAD DE OP. • Verificar la operatividad de TODOS los elementos de choke y kill line, manifold, etc. • Revisar el funcionamiento de válvulas y chokes periódicamente. • Efectuar los test de acuerdo a RP 53 o bajo las normas que le indique la Cia. • Durante las operaciones de testeo, NO DEBE HABER PERSONAL EN EL AREA DE TESTEO, a distancias y posiciones peligrosas. 48

SEGURIDAD DE OP. • HACER VERIFICAR EL CUMPLIMIENTO DEL MANTENIMIENTO DE VALVULAS Y CHOKES, ENGRASE, LAVADO FINAL, ETC. • (Esto evitara pérdidas de tiempo en la operación, y lo mas importante: EL RIESGO DE ACCIDENTES MATERIALES Y PERSONALES) • VERIFICAR QUE SE INSPECCIONEN LAS LINEAS Y CHOKES SEGÚN LOS PROGRAMAS DE INSPECCION. 49

ESPECIFICAR : EQUIPO • • • •

ESPECIFIQUEMOS EL CHOKE MANIFOLD : 1.- Presión nominal : 5.000 psi 2.- Diámetros nominales : 3” central x 2” lateral 3.- Válvulas : Duplicadas en ramales laterales Simples aguas debajo de chokes.

• 4.- Colector y válvulas de salida, con presión admisible de 3.000 psi.- (Documentado) • 5.- Línea central SEPARADA del colector – • 6.- No se admitiran válvulas flex, codos giratorios o soldaduras fuera de norma. 50

ESPECIFICAR : EQUIPO 7.- Un choke manual y un choke remoto, con válvulas de alivio - consola completa

8.- Radios de líneas de acuerdo a norma. 9.- Líneas de venteo con tubos roscados : Admitidas 10.- Salida bridada a línea de venteo 11.- Quemador vertical en extremo de línea, con ignitor o piloto permanente. 12.- Manifold CERTIFICADO. ..\..\DOC ANEXA\EJ PBSA1.xls 51