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• Marcos Azcurra

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MANIFOLD DE CHOQUE (CHOKE MANIFOLD)

Conjunto de válvulas que permiten la regulación de los CAUDALES Y PRESIONES de los fluidos provenientes del pozo. Control de los fluidos y la presión en el fondo del pozo para permitir el ahogado del pozo por circulación o densificado.

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

EQUEMAS DE LA API RP53 Los formatos de los manifold 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 “RP = prácticas recomendadas”, solamente es eso, una recomendación, pero es conveniente su aplicación para encuadrarse dentro de un esquema operativo congruente con las normas API.

La norma da tres configuraciones de conexión o esquemas básicos de equipamiento 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:

2.000-3.000 PSI wp

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.

5.000 PSI wp

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.

10.000 PSI wp

Para 10.000 psi: • VALVULAS DUPLICADAS AGUAS ARRIBA DE LOS CHOKES • 2 CHOKES HIDRAULICOS Y: • UN RAMAL CON UN TERCER CHOKE DERIVADO DE UNO DE LOS LATERALES, MANUAL o HIDRAULICO (OPCIONAL).

API 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

La API 6A , NO CONTEMPLA ROSCAS QUE NO SON API Por 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) -

API RP53 Hasta las válvulas aguas abajo de los chokes, las mismas deben ser de la presión nominal 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. degradarlo

COLECTORES (BUFFER CHAMBER) La norma ACLARA , que no están mostrados en los esquemas, pero algunas veces .......(SIEMPRE….!) , se instalan “buffer chamber” (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:

Presión en dirección inversa

Por lo tanto, PREVIENDO LAS POSIBLES FALLAS QUE INDICA API RP53 : 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.

Presión en dirección inversa Presión en dirección inversa

Para evitar esto hay dos formas constructivas posibles de hacer : 1.- Pasar la línea de venteo por dentro del colector, que es la mas común. 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: ESTA ES LA CORRECTA.

Provoca estricción en la sección del colector

USO DE ELEM. NO BRIDADOS: La norma no especifica que no admita CONEXIONES ARTICULADAS , aclara que deberá referirse al fabricante para su uso. Lo mismo en el caso de MANGUERAS FLEXIBLES. Si hay cambios de dirección RIGIDOS dice: Siendo R: radio de curvatura y d : diámetro tubo. La relación 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.

USO DE ELEM. NO BRIDADOS: 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.

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.

Chiksan no son RECOMENDABLES AUNQUE NO ESTAN ESPECIFICAMENTE NO ADMITIDOS, excepto sean APTOS PARA OPERAR CON GAS SEGUN FABRICANTE (ojo) ....

Válvulas Tipo Flex-seal no son APTOS PARA OPERAR CON GAS....

No se admiten soldaduras en ángulo a tope .ESTAN FUERA DE NORMAS AWS UNIONES DE GOLPE no son de norma API 6A

Actuadores de los chokes......

Mantener las consolas de chokes en buenas condiciones operativas y evitar usarlas de depósito , como siempre,… las mordazas de la wilson….

TEST DE LOS CHOKES MAN. Los CHOKE MANIFOLD deben testearse según los procedimientos de RP53 ; simultaneo con el test de las BOP: 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.

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 por sobrepresión con GRAVES CONSECUENCIAS. 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)

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…..

TEST DE LOS CHOKES MAN. 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

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

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. y debe acordarse con el operador antes de montar el equipo.

La norma tambien indica que si hay colector deben tomarse previsiones para “aislar una falla o mala funcion”….. por tanto: funcion” Por esta segunda regla, debe testearse todas las válvulas posteriores al cubo, hasta la ultima válvula aguas abajo de los chokes de los ramales laterales : EN AMBAS DIRECCIONES EN BAJA , por directa en ALTA, Y OPCIONAL por inversa en ALTA.

CHOKE MANIFOLD

Bidireccional en BAJA Y OPCIONAL EN ALTA

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:

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. Esto implica tener un colector diseñado para soportar la presión NOMINAL de las válvulas aguas arriba, y todas las válvulas de salida tambien de igual presión nominal.

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 PLANTEADOS , COMO OPCION DEL OPERADOR u OBLIGADOS POR LA CONFIGURACION DEL MANIFOLD , se debe presurizar el colector en alta presión y HACER ESTO ES : PELIGROSISIMO SI NO SE CONOCE

LA PRESION DE DISEÑO DEL COLECTOR.

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:

Normalmente el colector esta construido con tubos de menor presión porque está aguas abajo de los chokes..... ES UNA COSTUMBRE.... 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.

RIESGOS DE TESTEAR COLECTOR SIN INFORMACION

Si hay colectores, se debe saber este dato, si no , se puede adoptar un método de cálculo APROXIMADO , para bajar el riesgo , haciendo mediciones en el colector , y suponer que el acero del colector tiene una tensión de fluencia de 36.000 psi , (baja) , y calcular la máxima presión con la formula aproximada para las presiones en tubos. Considerar la presión MAXIMA DE TESTEO como porcentaje de la presión calculada. (p. ej. el 50% ) Esto es válido cuando NO HAY OTRO REMEDIO, REMEDIO pero no es lo conveniente .... es menos malo que testear sin saber.....:

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 D

(psi)

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)

PRESION DE TRABAJO: Se considera un 60% de la presión de fluencia: Pt = 0.6 x σf x 2 e D y se puede tomar un % de este valor para testear. Los tipos de aceros, y sus σf están especificados en API 5L y ASTM A53 para todos los tubos.

ESTO ES ESTIMATIVO, Y SOLO DEBE USARSE COMO VERIFICACION SE DEBERIAN DISEÑAR O CALCULAR, E INFORMAR LA MAXIMA PRESION ADMISIBLE DEL COLECTOR DE UN CHOQUE. NO SOBREPASE LA PRESIONES ADMISIBLES EN LOS TEST – ES MUY PELIGROSO…..

VERIFICAR: 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.

VERIFICAR: NO ADMITIR TESTEOS CON PRESIONES NO VERIFICADAS O CERTIFICADAS. PEDIR SI ES POSIBLE LA VERIFICACION O EL CALCULO DE LAS PRESIONES ADMISIBLES DE LOS COLECTORES O DE OTROS ELEMENTOS SIN DOCUM. O REGISTRO.

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

VERIFICAR: • 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 ADMITIR PERSONAL NO AUTORIZADO EN EL AREA DE TESTEO, a distancias y posiciones peligrosas.

VERIFICAR: • VERIFICAR EL CUMPLIMIENTO DEL MANTENIMIENTO DE VALVULAS Y CHOKES, ENGRASE, LAVADO AL FINAL DE USO , 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 – (Soldaduras, espesor, corrosión)