instalaciones submarinas

Contenidos del Tema 0500 Consideraciones Generales 0501 Cabezales de Pozo y Arboles de Produccin Submarinos 0502 Plantillas y Colectores (Templates y Manifolds) 0503 Unidades de Produccin Flotante Descripcin General 0504 Flowlines y Sistemas de Conexin 0505 Umbilicales de Control 0506 Sistemas de Control Submarino 0507 Arquitectura de Campo 0508 Instalacin e Intervenciones

FUNDAMENTOS DE LAS INSTALACIONES DE PRODUCCIN

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JJE Seccin: 05 Instalaciones Submarinas de Produccin (1)

0500 Consideraciones Generales ltimos desarrollos en offshore, Tecnologas de Avanzada Ingeniera de alta especialidad Produccin Submarina

Sistema de produccin de hidrocarburos Arboles de Produccin localizados en el fondo marino Pozos Submarinos o Terminaciones Submarinas

Otros Equipos

Templates Flowlines Ductos, Umbilicales de control Terminales de flowlines Manifolds


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0500 Consideraciones Generales


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0500 Consideraciones Generales


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Evolucin Mundial de Terminaciones Submarinas

El total mundial de pozos submarinos asciende a 5000 (Quest Subsea Database)

Aguas Superficiales a Aguas Profundas Los proyectos submarinos varian en tamao,

alcance y complejidad Golfo de Mxico, por infraestructura se puede

apuntar a campos satlites En otras reas se buscan enormes reservas de

gas y petrleo Hay una tendencia hacia la bsqueda de gas.


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0500 Consideraciones Generales Porqu los Operadores Prefieren Pozos Submarinos?

Hace 20 30 aos, esta tecnologa se consideraba como de ltimo recurso Factores Determinantes de seleccin:

Profundidad del Agua y Severidad del Ambiente No hay reglas de profundidad Ambientes Calmos (SPAR / TLP) se puede seleccionar terminaciones

en superficie a grandes profundidades Costo Cronograma Extensin Superficial del Campo Marginalidad del campo Disponibilidad de instalaciones para tiebacks Filosofa del Operadora


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0500 Consideraciones Generales Preocupaciones y Desafos (I)

Profundidad del Agua y Distancia de Tiebacks

Profundidad Exigencias extremas en componentes (umbilicales y risers) Desafos en la instalacin Flow Assurance (temperaturas extremadamente bajas)

Distancias Flow Assurance Exigencias sobre el sistema de control

Baja Recuperacin Final Backpressure (contrapresin) en flowlines Contrapresiones de 68 a 136 bar (6.8 a 13.6 en produccin convencional)

Desarrollos de Procesamiento Submarino (Prximo Curso) Sistemas de alivio de contrapresin


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0500 Consideraciones Generales Preocupaciones y Desafos (II)

Confiabilidad

En sus orgenes se presentaban problemas Sistemas de Control hidrulicos y electrohidrulicos Agravados por por profundidad de agua y distancias de tiebacks A pesar de las mejoras las fallas pueden ocurrir / Costosas Campos HPHT

Flow Assurance (Aseguramiento de Flujo)

Crudo (ceras y asfaltenos)(contrapresin) en flowlines Gas natural (hidratos, corrosin) Bolsones de flujo multifsico


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0500 Consideraciones Generales Intervencin

Inspeccin Mantenimiento Reparacin

Remote Operated Vehicles (ROV) - + 305 m

Gestin de Interfaces Complejos sistemas de componentes (distintos proveedores)

Mecnicos Hidrulicos, Elctricos Electrnicos

La gestin de interfaces procura Componentes encajen y funciones segn diseo Clave durante diseo y construccin


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0500 Consideraciones Generales Reservorios Marginales

Control de Costos siempre es crtico en proyectos offshore An ms en el desarrollo de reservorios marginales Marginal denota campo pequeo Marginal tambin si es remoto con grandes reservas

Reservorios HPHT Existen en las carteras de toda Operadora a la espera de nuevos desarrollos

tecnolgicos Arboles de Produccin de 1035 bar y 177 C Desafos en:

Flowlines Estrategias de flow assurance


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0500 Consideraciones Generales Componentes Submarinos

Ingeniera de Avanzada (state of the art)

Selector grupo de fabricantes calificados Desarrollo tecnolgico durante aos

Presiones hidrostticas Agua salada Vegetacin marina

El nico aspecto positivo del entorno submarino Temperatura prcticamente constante


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Cabezal de Pozo Es donde termina el pozo, su parte superior Aqu comienza el sistema de produccin Durante la perforacin soporta la BOP En pozos submarinos requiere de una vlvula

autmtica de cierre (shutdown) Punto de anclaje estructural y de contencin de

presin en el lecho marino para los sistemas de perforacin y terminacin

Punto de soporte de las sartas de casing y aislacin del nulo

Instalaciones para base gua y el rbol de produccin Junto con el rbol de navidad deben soportar la

presin de cabeza de pozo (345 a 1000 bar)


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0501 Cabezales de Pozo y Arboles de Produccin Submarinos


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Cabezal de Pozo (API RP 17A - ISO 13628-1)


PGB: Permanent Guide Base

Arbol Submarino (Hmedo) Conjunto o ensamble de vlvulas, bridas, pasos de flujo, configurados de

tal manera que el fluido y la presin desde el pozo pueden ser controlado tanto con objetivos de seguridad como operativos

Las funciones tpicas de un Arbol de Navidad (x-mas tree): Dirigir el fluido producido desde el pozo hacia el flowline (rbol de

produccin) o canalizar la inyeccin de agua o gas hacia la formacin (llamado rbol de inyeccin)

Regular el caudal de fluido a travs del choke o estrangulacin (no es mandatorio)

Monitorear parmetros del pozo, presin de pozo, presin de nulo, temperatura, deteccin de arena, etc.

Sacar de servicio la produccin o la inyeccin de forma segura mediante las vlvulas actuadas por el sistema de control

Inyectar en el pozo o en el flowline ciertos fluidos, tales como inhibidores de corrosin, o de formacin de hidratos


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DE SUPERFICIE



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Arbol en Superficie (SECO) Arbol Submarino (HMEDO)

Arbol Submarino (Hmedo)

Tubing: Es la caera que conduce los fluidos de reservorio hacia superficie Casing: es la cubierta exterior que recubre el pozo del exterior, por dentro se encuentra el tubing Anulo: es el espacio entre el casing y el tubing. Video: http://www.youtube.com/watch?v=YQtDiX2Dbr0

Vlvula maestra (Master) de Produccin: Abre o cierra el orificio principal que contiene hidrocarburos; un rbol puede tener uno o dos vlvulas maestras de produccin. Vlvula de Lateral (Wing) de produccin: Controla el flujo de hidrocarburos en las flowlines. La vlvula de cruce (Crossover): controla el flujo entre la tubera de produccin y el anillo Vlvula Maestra del Anulo (Annulus Master): Abre o cierra el orificio anular. Vlvula Lateral del nulo (Annulus Wing): controla el flujo de flowline de produccin o el control umbilical al nulo.


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Arbol Submarino (Hmedo)

Vlvula de Limpieza (Swab) de Produccin: Proporciona acceso a la perforacin de produccin durante la reentrada workover. Vlvula del Anulo de Limpieza (Swab): Proporciona acceso al orificio anular durante la reentrada para tareas de workover. Vlvula de Inyeccin en el rbol: controla la inyeccin de sustancias qumicas en el orificio de produccin en el rbol Vlvula de Seguridad Submarina Controlada desde Superficie (SCSSV): est montada al rbol. Vlvula de Inyeccin bajo el Arbol: es una vlvula actuada por ROV, del tipo esclusa, que permite la inyeccin de qumicos hacia el fondo del pozo, debajo del rbol.


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Arbol Submarino (API RP 17A)

Vlvula maestra (Master) de Produccin: Abre o cierra el orificio principal que contiene hidrocarburos; un rbol puede tener uno o dos vlvulas maestras de produccin. Vlvula Lateral (Wing) de produccin: Controla el flujo de hidrocarburos en las flowlines. La vlvula de cruce (Crossover): controla el flujo entre la tubera de produccin y el anillo Vlvula Maestra del Anulo (Annulus Master): Abre o cierra el orificio anular. Vlvula Lateral del nulo (Annulus Wing): controla el flujo de flowline de produccin o el control umbilical al nulo. Vlvula de Limpieza (Swab) de Produccin: Proporciona acceso a la perforacin de produccin durante la reentrada workover. Vlvula de Limpieza del Anulo (Swab): Proporciona acceso al orificio anular durante la reentrada para tareas de workover.

Arbol de Lnea de Lodo (Mudline Tree)

o Aguas poco profundas desde Jackup

o El rbol se conecta directamente al cabezal de pozo

o Completamiento en lnea de lodo o boca de pozo en lnea de lodo

o Bajo costo o Diseos muy simples o La operacin e intervencin se

realiza con asistencia de buzos


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Arboles Submarinos de Aguas Profundas

o Pozos desde Plataformas Flotantes o BOP submarinos o Cabezal de Pozo y Arbol se conectan con cao de gran dimetro

llamado pilar del casing o Arboles submarinos son mas grandes, voluminosos que los

rboles de lnea de lodo. o Diseos:

o Convencional o Horizontal (o de cola)

o Diferencias / Similitudes

o Reingreso y realizacin de operaciones de reparacin (workover)

o Todos los fabricantes de rboles ofrecen ambos tipos


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Arbol Convencional (Vertical) - VXT

o Las Vlvulas estn contenidas en el cuerpo del rbol y se introducen en el orificio central

o Esa configuracin limita la intervencin, incluso el workover liviano

o El rbol debe ser liberado del cabezal de pozo y sacado a la superficie

o El pozo debe ser completado antes de instalar el rbol o Son ampliamente utilizados debido a su flexibilidad de instalacin

y operacin o Si de antemano se prev que el pozo no requerir de intervencin

es casi la opcin por defecto.


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Arbol Horizontal - HXT

o Las vlvulas de control estn fuera del orificio central o Los caminos de flujo se encuentra a los laterales del cuerpo del

rbol o Esto le da al rbol su configuracin horizontal o El orificio central es mas bien un carretel no comprometido hasta

el colgante del tubing de produccin o Fue desarrollado en los ltimos aos o Altamente beneficioso cuando se esperan un alto nmero de

intervenciones


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VXT y HXT Criterios de Seleccin

o Costo HXT (5 a 7) x Costo VXT

o Un VXT mas grande y pesado factor clave en instalaciones con rea limitada

o CRONOGRAMA: La terminacin del pozo es otro factor en la seleccin de HXT o VXT. o Si el pozo es terminado pero el rbol an no est preparado, VXT. o HXT, el pozo puede ser completado despus de la instalacin.

o Los HXT se aplican en reservorios complejos o aquellos que necesitan frecuentes workover que

requieren la recuperacin del tubing. No se recomiendan en campos gasferos.

o VXT es ms frecuentemente elegido en reservorios simples, o cuando la frecuencia de la recuperacin de tubing por workover es baja.


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Otras Caractersticas de los Arboles Submarinos

o Rating de Presin o NO hay diferencia con reservorios onshore o 5000 a 10000 psi, e incluso 15000 psi

o Mtodos de Lanzamiento y Aterrizaje

o Descenso desde plataforma o buques de servicio

o Bases Gua, cables para enhebrar que se tensionan

o Aguas Profundas (+ 1000 m) se desarrollaron mtodos con embudos (funnel)

o Asistencia con ROVs


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Inconvenientes y Desafos

o Tecnologa Madura

o Presin hidrosttica desafan los componentes de control y umbilicales (no al rbol en si)

o Mejora de confiabilidad, sellos, vlvulas

o Optimizacin de diseos para reduccin de tiempos en instalacin, terminacin, reingreso y reparacin

o Mayores costos son de las tarifas de buques de servicios (de 50 a 500 KUSD/da)


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Templates (Plantillas)

o Estructuras de metlicas o Perfilera (soporte) o Caeras (conduccin de fluidos)

o Ubicados debajo o ligeramente desplazados de la FPU o Proporciona un cierto nmero de bahas o ranuras a travs de las cuales se perforan los pozos individuales o La ubicacin centralizad de la plantilla requiere perforacin direccional, de alcance extendido para llegar a

los lugares mas profundos del reservorio o Una plantilla puede contener desde 2 hasta 24 ranuras para pozos o Tambin dar soporte estructural a manifolds (colectores), risers o El objetivo bsico de un template es agrupar varios pozos submarinos en una nica locacin de lecho

marino, como mnimo tendrn que soportar los rboles de produccin o Los templates mas modernos combinan estas caractersticas y varias otras. o Luego de la terminacin se les colocan estructuras adicionales de proteccin contra colisiones o La industria actual trabaja mas con clusters de pozos y no tanto con templates (aguas ultraprofundas)


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0502 Templates y Manifolds (Plantillas y Colectores)

Templates (Plantillas)


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Manifolds (Colectores)

o Arreglo de caeras, vlvulas, diseadas para combinar, distribuir, controlar y a veces monitorear el fluido de fluidos del reservorio.

o Manifold y Fundacin o Funciones

o Interface entre pozos y ductos de produccin o Recoleccin de fluidos de pozos individuales o Distribuir fluidos de reservorio, inyeccin de gas, qumicos y fluidos de control o Distribucin de los sistemas hidrulicos y elctricos o Soporte y proteccin de caeras y vlvulas o Suministrar puntos de izaje para recuperar instalaciones submarinas o Interface con ROVs durante sus intervenciones o Proveer de las facilidades necesarias para realizar pigging de ida y vuelta


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0503 Separacin Submarina y Sistemas de Bombeo

Introduccin

o La disposicin tradicional de topsides a bordo de plataformas y pozos submarinos con tiebacks y flowlines de largas distancias, hacen que este arreglo sea muy poco eficiente por varias razones: o La contrapresin de los flowlines tiende a reducir la recuperacin final de hidrocarburos. o Se gasta mucha energa en el transporte de agua producida junto con el petrleo de los pozos

submarinos hasta la plataforma anfitriona o A medida que aumenta el corte de agua durante la vida de un reservorio, ms y ms energa del

reservorio se utiliza en el transporte de agua producida. o Al mismo tiempo cada vez ms capacidad de procesamiento de la plataforma se debe dedicar a la

separacin, tratamiento y disposicin de esta agua.

o TODO el sistema podra ser mas eficiente si el agua pudiera ser removida en o cerca de los pozos y solamente una fraccin de la energa debe aadirse al flujo resultante para dirigirlo a la plataforma


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Boosting de la Corriente Total de Pozo

Separacin Submarina

Compresin Submarina de Gas

Inyeccin de Agua con Bombas Submarinas

Transmisin de Potencia y Seales de Control

Informacin/Combinacin Miscelnea de Tecnologas

Los conceptos y tcnicas de diseo, seleccin, y especificacin de procesamiento offshore sern desplegados en un prximo curso


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0503 Separacin Submarina y Sistemas de Bombeo Ao 2008


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0503 Separacin Submarina y Sistemas de Bombeo Ao 2014


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0503 Separacin Submarina y Sistemas de Bombeo

Beneficios Potenciales del Procesamiento Submarino

o Reduccin del CAPEX total, por la reduccin del procesamiento en topsides y/o CAPEX ductos

o Incremento y/o aceleracin de produccin y recuperacin final total o Desarrollo de campos marginales (profundas y ultra profundas), con tie-

backs de largas distancias o Extensin de la vida de campos maduros en operacin o Tie-backs satlites e inyeccin en infraestructura existente o Mejoras en la gestin de flujos o Reduccin del impacto al ambiente o Separacin Bifsica o Separacin Trifsica


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin

Introduccin a Flowlines (Sealines)

o Mismo concepto que en campos offshore o Conductos que llevan corrientes desde el pozo o

manifold hacia las instalaciones de procesamiento en plataforma.

o Dimetros < 12 pulgadas o Distancias < 24 a 32 km

o Flowlines transportan:

o Fluidos no procesados hacia facilidades de tratamiento y procesamiento

o Ductos transportan: o Gasoductos y Oleoductos o Fluidos ya procesados y en especificacin de

transporte


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Tipos de Flowlines

o Caeras Rgidas de Acero o Caos de acero soldados, CS, SS, Dplex, Super Dplex o Costo de materiales mas bajo

o Caeras Flexibles

o Ensambles multicapas o Alambres de acero y materiales termoplsticos o 2 a 19 de dimetro o 4 a 19 capas

o Coiled Tubing

o Tubos de acero continuos o Costura longitudinal o Comportamiento a la fatiga excepcional


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Consideraciones de Diseo de Flowlines

o Funcin Bsica o Entregar fluidos de reservorio tal cual salen de los pozos hacia los sistemas de procesamiento

o Informacin para el Diseo

o Presin de fluido en boca de pozo o Caudal de fluido total o Composicin de la corriente de pozo, impurezas o Temperatura de produccin de pozo o Temperatura ambiente del agua o Profundidad del agua y presin hidrosttica o Distancia a la Plataforma o Presin y Temperatura deseadas en la entrada a la plataforma o Programa previsto de Aseguramiento de Flujo


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Consideraciones de Diseo de Flowlines

o El Ingeniero de Diseo de procesos determinar

o Metalurgia del tubo o Dimetro del flowline o Grado probable de corrosin interna y necesidades de

proteccin el interior de tubera o sobreespesor de corrosin o Espesor de la pared del tubo o Prdida trmica y si el flowline deber ser trazado o aislado o Medidas para evitar o mitigar flujo slug o Necesidad de otras instalaciones para separar, por ejemplo

arena.


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexiones de Flowlines

o Forman las interfaces crticas en los pozos, manifolds,

colectores y risers o Importante si la conexin se realizar con asistencia de

buzos (305 m) o Tarea sencilla a 75 100 m o Sistemas de buceo costos hasta 305 m o Sistemas de trajes rgidos hasta 705 m

o Tipos de Conexin

o Flanges (Bridas) o Clamp Hubs (Abrazaderas) o Proprietary Mechanical Devices (Dispositivos

Mecnicos Patentados)

Dimetro 12, Serie 2500# Abrazadera / Brida Compacta (370 kg) Brida Comun ANSI (1660 kg)


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexiones - Bridas

o Las bridas son el medio de conexin prcticamente universal en el

mbito petrolero (upstream, midstream, downstream)

o API 6A / 17D, ANSI B16.5

o Diseos de Desalineamiento

o Los ajustes se realizan con esprragos

o Juntas de Metal


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexiones - Abrazaderas

o Grayloc o Cameron

o Evitan problemas de alineacin

o Diseos de dos o tres partes

o ROV necesita hacer el ajuste final con dispositivos tambin

patentados (hidrulicos o elctricos)


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexiones Dispositivos Propietarios

o Collet (Coronilla)

o Dog and Window


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conectores Criterios de Seleccin

o Reversibilidad

o Liberacin y desmantelamiento para reparacin o Reparabilidad

o En estrecha relacin con la reversibilidad o Alineacin

o Exigencia en el grado de alineacin y tolerancias requeridas o Expansin Trmica

o Temperaturas diferenciales de fluido y fondo marino o Buques y requerimientos de equipos

o Mtodos de instalacin o Flexibilidad en el cronograma

o Si se necesitan dos o mas buques se pierde en flexibilidad o Condiciones del fondo marino o Ventana de Tiempo

o Condiciones climticas y el tiempo de conexionado


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conectores Mtodos de Instalacin

o Horizontales y Verticales o Por tirn (Pull-in)

o Desviado o Directo

o Carretel (spool) o Jumper

o Vertical o Horizontal

o Tendido (Layaway) o Pasador y Bisagra (Stab and Hinger)

o La seleccin del mtodo depender de: o Profundidad del Agua

o Factores Ambientales o Condiciones del fondo marino

o Material del Flowline o Asistencia de Buzo

o TIE IN o Un tie in es la conexin entre dos sistemas. o El tie in involucra a los conectores y la pieza que

comprende a los dos conectores y quien finalmente unir los dos sistemas

o Ejemplo o Conectar un pozo a un manifold involucra dos

conectores, y una pieza intermedia que conducir el fluido

o Los tie in son clave de cualquier desarrollo exitoso offshore


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conectores Mtodos de Instalacin


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexin por Tirn (Lay away)

o Con Deflexin

o Se usa normalmente para el segundo tie in de un flowline

o Un buque de tendido preinstala el flowline con un sistema de boyas y cadenas en un lugar predeterminado

o El flowline una vez presentado en el objetivo libera las cadenas y controla la lnea para asegurar la adecuada flotabilidad

o El flowline tender a desviarse de manera que la punta de ste se coloca justo en el prtico de la estructura objetivo

o Entonces se lanzan las herramientas de conexin que tiran del flowline y lo conectan al equipo en cuestin


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexin por Tirn (Directo)

o El flowline se presenta en lnea con el pozo o

manifold a conectar a poca distancia o La lnea es tirada con cable directamente hacia el

punto de conexin y se acciona el conector o Al igual que el mtodo por deflexin requiere de

herramientas y equipos especiales.

o Es mas reversible que el mtodo por desviacin o Es menos susceptible a las condiciones del fondo

marino. o Los requisitos de alineacin son bajos


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexin por Spool y Jumper

o Un spool o pieza carretel es un conjunto de

tubera con conectores en las puntas. o Un carretel bridado es un accesorio comn en

cualquier instalacin de superficie o En el ambiente submarino un spool puede ser

o De caera rgida o De tuberas flexibles o Al conjunto completo se lo denomina

jumper o Los jumpers deben fabricarse con medidas

rigurosamente relevadas as built , o CAO (Conforme a Obra)


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o Son conexiones cada vez mas comunes, especialmente en

aguas profundas o Fcilmente reversibles y buenas caractersticas de

reparabilidad. o Se pueden instalar desde un buque de apoyo de servicios

mltiples (MSV) o Asistencia de ROV o Son de fcil fabricacin y por lo tanto los plazos de entrega

son ventajosos o Sensibles a efectos trmicos en el caso de jumpers rgidos o Por lo general es el mtodo de conexin ms barato. o Los Jumpers pueden ser de conexin vertical u horizontal


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Conexin por Tendido (Lay-away)

o Ms utilizado con rboles de produccin o El flowline ya est conectado al rbol en la boca de sondeo de

la plataforma (moonpool) o Slo se puede hacer con lneas flexibles o La ventaja es que la conexin flowline rbol puede ser

probada en superficie o Se desciende el rbol desde la plataforma y otro buque de

servicios despliega el flowline o No es un mtodo muy usado, cualquier requerimiento de

embarcaciones en simultneo invita al retraso o La alineacin no es crtica o Operacin crtica al clima o No es afectado por las condiciones del lecho marino o Es el mtodo ms costoso. Figura API RP 17A


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0504 Flowlines y Sistemas de Conexin Stab and Hinger

o Cada vez mas comn en aguas ultra profundas o Similar al mtodo de tendido, pero se puede

hacer con lneas flexibles o rgidas. o El conector est unido al extremo del flowline y

se baja desde el buque con un embudo de gua con una bisagra

o Luego se gira la bisagra mediante un mecanismo tipo cricket

o La alineacin es automtica y la conexin es reversible

o Al utilizar solo una embarcacin no tiene inconvenientes de cronograma

o Es considerado el segundo mtodo mas costoso.


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0505 Umbilicales de Control

o Conjunto agrupado de cables elctricos, fibras pticas, mangueras, tubos, en cualquier combinacin entre ellos, o individuales, cableados en forma conjunta para darle flexibilidad y envueltos o enfundados adecuadamente para otorgar una armazn con resistencia mecnica.


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o El umbilical proporciona los medios para monitorear y controlar pozos, manifolds y otros componentes submarinos desde una ubicacin remota

o Los desarrollos de materiales termoplsticos han mejorado notablemente a los umbilicales y sus prestaciones

o La fabricacin y operacin de umbilicales han enfrentado y an continan los desarrollos sobre tres principales desafos: o Confiabilidad y Durabilidad o Tiempo de Respuesta o Profundidad del agua


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o Confiabilidad y Durabilidad o Primeros desarrollos tenan fallas m uy frecuentes, entrada de agua, fugas de metanol o Tubos de acero flexibles y de alta aleacin resolvieron la inyeccin dequmicos

o Tiempo de Respuesta

o Normas (GoM) exigen que un operador sea capaz de cerrar un pozo en un plazo determinado en minutos y segundos

o La seal elctrica o electrnica versus las seales hidrulicas

o Profundidad del agua o Presin hidrosttica versus resistencia del armazn del umbilical (conductos vacos) o Carcazas de metal, en espiral y tubos de acero


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o El diseo de umbilicales es un asunto de especialistas o Fluidos a transportar o Energa o Seales

o Aplicaciones Dinmicas (si debe acoplarse con movimientos de una FPU o Estabilidad d el Lecho Marino o Instalacin o s

o La fabricacin y operacin de umbilicales han enfrentado y an continan los desarrollos sobre tres

principales desafos: o Confiabilidad y Durabilidad o Tiempo de Respuesta o Profundidad del agua


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o El umbilical se conecta o En Plataforma

o A un panel de conexin y controla denominado UTA (Umbilical Termination Assembly)

o En el fondo marino o A otro panel o componente de conexin,

denominado SUTA (Subsea Umbilical Termination Assembly)

o En pozos mltiples se conecta a un centro de distribucin de seales, bsicamente una SUTA mas compleja.

o La conexin en superficie se puede realizar antes de finalizar el tendido del umbilical


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o Desafos o El desarrollo de umbilicales sigue los records de las

profundidades de terminacin (2932 m)

o Se presentan complejidad de problemas simultneos por o Aguas ultra profundas: tensiones sobre los

componentes ocasionados por el propio peso. Cada conducto (plstico, cobre, metal) tiene sus propios inconvenientes

o Tie backs de largas distancias: o Lecho marino o Corrientes de fondo. o Dificultad de transmisin de potencia

o Umbilical Integrado de Produccin (IPU), el cual integra un

flowline con los conductos propios del umbilical


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0506 Sistemas de Control Submarino

Introduccin

o Pozos submarinos o Controlados Requisitos Operativos y de Seguridad o Sistema de Control Basado en Plataforma

o Sistema de Control permite:

o Monitorear el desempeo de pozos (caudales, P, T, deteccin de arena) o Accionar vlvulas sobre el rbol para regular caudales o Cerrar el pozo en respuesta a emergencias

o Sistema de Control incluye: o Interfaz del operador (HMI) y Paneles de Control o Sistema de Procesamiento y Control (MSC) o Sensores o Actuadores o Conexiones hacia pozos (umbilical)


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Tipos de Sistema de Control - Evolucin

Hidrulico Electrohidrulico (EH)

Electrohidrulico Multiplexado

(EH mux)

Todo Elctrico

API 16D. Multiplex (MUX) control system: A system utilizing electrical or optical conductors in an armored subsea umbilical cable such that, on each conductor, multiple distinct functions are independently operated by dedicated serialized coded commands.


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Tipos de Sistema de Control - Hidrulico

Fluido hidrulico se transmite directamente desde un acumulador hacia los rboles

Simple y barato, ms utilizado en workover y sistemas pequeos

Tiempos de respuesta muy lentos

Limitada distancia desde plataforma a los pozos (15 km)

Una variacin coloca el acumulador en el rbol de produccin Mejora marginal

Hay otras evoluciones a partir de esto (Discreto y Secuencial

Pilotado). Los sistemas hidrulicos se consideran obsoletos.


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Tipos de Sistema de Control Electrohidrulico (EH) Desde la plataforma, la seal es elctrica y se reciben en vainas de control situadas en el rbol

Las seales activan los actuadores hidrulicos soportados por un acumulador submarino

Mejoran los tiempos de respuesta

Permiten mayores distancias de plataforma a pozos

Pero cada funcin requiere un conductor individual

Ms complicados que los sistemas hidrulicos y mas costosos

Ofrecen mayor flexibilidad operativa

Los sistemas EH, con capacidad de multiplexacin son el estndar en la industria


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Tipos de Sistema de Control Electrohidrulico Multiplexado (EHmux) Reducen el nmero de conductores mediante

transmisin de energa e informacin en la misma lnea

Similares a los EH normales

Se seleccionan normalmente para instalaciones submarinas de mayor complejidad

Desarrollos multi pozos y de distancias largas

El costo es alto debido a la electrnica en el SEM, pero se compensa por la simplicidad de umbilicales


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Tipos de Sistema de Control Electrohidrulico Multiplexado (EHmux)

Ventajas

Buen tiempo de respuesta sobre largas distancias

Menores dimetros de umbilical Permite el control de muchos pozos/vlvulas

mediante una sola lnea de comunicacin Implementacin sencilla de redundancia Mejor monitoreo de la operacin y

diagnsticos del sistema Ideal para plataformas no tripuladas o

reservorios complejos Capaz de suministrar un gran volumen de

datos de retroalimentacin Sin limitaciones Operacionales

Desventajas

Alto nivel de complejidad del sistema

Requiere conectores elctricos submarinos

Se incrementa el nmero de componentes en superficie

Se incrementa el nmero de componentes submarinos

Recarga del suministro hidrulico en grandes distancias

Limpieza del fluido hidrulico Compatibilidad de materiales

Caractersticas Prominentes

Respuesta del sistema en tiempo real

Virtualmente sin limitaciones de distancia

Mxima reduccin en el tamao del umbilical

Informacin del estado de los componentes submarinos disponible

Alto nivel de flexibilidad operacional


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Tipos de Sistema de Control Todo Elctrico

Ofrecido por varios fabricantes

Actuadores elctricos en lugar de hidrulicos

En 2006 se instalaron los primeros sistemas totalmente elctricos

Los beneficios son claros, el sistema es mas simple.

Favorable para campos marginales

Flexibilidad para expansin

Se omiten problemas ambientales por los fluidos hidrulicos


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0507 Arquitectura de Campo

Introduccin (Field Architecture FA )

Disposicin general de los componentes submarinos en el lecho marino en relacin a la superficie o instalaciones de procesamiento

Es un concepto muy significativo para desarrollos de mltiples pozos

Abarca la localizacin y el agrupamiento de: Arboles Submarinos Manifolds, Mdulos de Control Terminaciones Umbilicales Cantidad y traza de flowlines


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Factores

El diseo de la FA se conduce por: Geologa del campo Reservorio y caractersticas de los

fluidos (localizacin) Profundidades de los pozos Extensin areal del campo y

distribucin de reservas Requisitos de perforacin Interferencia con otras

instalaciones (amarres) Requisitos operacionales Intervenciones previstas Estado de la tecnologa

seleccionada


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CAPEX versus OPEX

Las nuevas tecnologas siempre ofrecen minimizar costos, sea CAPEX u OPEX (casi nunca simultneamente)

La toma de decisiones no es simple.

Un compromiso de CAPEX es siempre cierto

Un compromiso en OPEX no tiene la misma certidumbre, algo se pude haber pasado por alto

La perspectiva siempre debe ser global

Las decisiones de Arquitectura de Campo son el ejemplo arquetpico


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Configuraciones Submarinas

Se hay mencionado durante el curso sin entrar en detalle

Tiebacks Satlites de 1 a 3 pozos a una plataforma fija Arquitectura de conexin en cadena Pozos debajo de una FPU Pozos Mltiples en Clster

Los equipos de produccin submarina se pueden configurar de

mltiples maneras

Especificaciones segn el campo Enfoque del Operador a las actividades


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Tiebacks Satlites (1 a 3 pozos a Plataforma Fija)

Complejidad Baja, queda por resolver

1. Necesidad de Chokes Submarinos 2. Instalaciones de Pigging 3. Pruebas de Pozos 4. Redundancia

Determinacin de flowlines Determinacin de equipos adicionales

1 Pozo con un flowline 2 pozos con un flowline 2 pozos con dos flowlines 3 pozos con dos flowlines 3 pozos con tres flowlines Determinacin de equipos adicionales


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Tabla 1: Arquitectura de Campo para Tiebacks satelites de 1 a 3 pozos a una Plataforma Fija

Arquitectura de Campo

Choke Pigging Ida y Vuelta

Redundancia de Flowline y Test de Pozo

Equipamiento Adicional

Un pozo con un flowline

Choke no necesaria Imposible

No hay redundancia de flowline

y el pozo puede ser probado.

Flowline pigging ida y vuelta y redundancia

Lanzadera submarina de pigs

Dos Pozos con un flowline

Se requireren chokes submarinos al haber un solo flowline

El caudal de dos pozos es mezclado en una terminacin de pipeline (PLET)

Imposible

No hay redundancia

Un pozo debe ser cerrado para poder probar el otro.

Lanzadera submarina para pigs

Dos pozos con dos Flowlines

Las dos flowlines estn conectadas por una tee con una vlvula de bloqueo a la PLET

Es Posible Dos flowlines dan redundancia

Prueba de pozo individual

Tres Pozos con dos Flowlines

Esta configuracin requiere de choques submarinos,.

Es Posible Dos flowlines dan redundancia

Prueba de Pozo individual

Tres pozos con tres flowlines

Como con la configuracin de 2 pozos/2 flowlines, no se requiere choques submarinos,

Es posible los pozos pueden ser probados individualmente y existe redundancia completa.


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La decisin sobre la instalacin de mas flowlines tiene en cuenta Aumento de CAPEX contra los riesgos de problemas operativos, y costos de salida de produccin Composicin de fluido de pozos y la qumica del petrleo Otras configuraciones pueden tener caractersticas ms ventajosas Si fueran mas pozos

Clsters con o sin plantilla -- > slo con dos flowlines, o uno de pequeo dimetro (pruebas)

Chokes submarinos, pero el pigging de ida y vuelta es posible

Las combinaciones son sitio especficas


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Arquitectura de Conexin en Cadena (Daisy Chain)

Unin de dos o ms pozos adyacentes a lo largo de un nico flowline

Como nudos en una cuerda Pueden compartir un umbilical comn Las corrientes de pozos se mezcla con las vlvulas de

las bases de flujo de los rboles Cada rbol puede requerir un choke submarino para

evitar desequilibrios de presin El flowline se puede configurar en forma de lazo para

realizar pigging ida y vuelta. Las pruebas de pozos requieren cerrar al menos uno Con ms de 5 6 pozos, un manifold se vuelve mas

adecuado desde el punto de vista costoefectivo


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Pozos debajo de una FPU

Pozos agrupados, con o sin plantilla, debajo de una FPU, con o sin capacidad de perforacin

Se reducen al mnimo los flowlines Cada pozo se conecta separadamente con su propior riser

al a FPU Los risers pueden ser flexibles, seguramente tipo S, con

mdulos de flotabilidad Otros tipos de risers tambin son factibles Considerable flexibilidad operativa, reduce distancias entre

cabezales de pozo y topsides (ventaja en Flow Assurance) Thunder Horse de BP, en aguas del Golfo de Mxico tiene

este tipo de arquitectura Al ser una arquitectura para FPUs, las instalaciones de

exportacin agregan complejidad.


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Pozos Mltiples (Clster de Pozos)

Pozos de ms de 8 10 y no inmediatamente debajo de FPU. Son desarrollos de mayor escala Se agrupan pozos 3 a 6 en torno a un manifold. Cada manifold puede conectarse individualmente a la FPU, o

en sucesivos manifolds, para reducir flowlines a la FPU El criterio de agrupamiento en clster no es universal y es muy

sitio especfico y depende de como se implemente las fases del desarrollo

Conexionado y control de pozos en estos desarrollos requiere muchos km de flowlines y umbilicales

Los pozos de inyeccin acrecienta a complejidad Durante la instalacin se vuelve crtico el trfico en superficie y

en lecho marino Estos niveles de desarrollo pueden implicar varias instalaciones

en superficie


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Pozos Mltiples (Clster de Pozos Y. Bai and Q. Bai)


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Desafos, Tendencias Actuales y Futuras

En grandes proyectos miles de millones de barriles, reduccin de costos es un tema vital Tales proyectos justifican CAPEX, especial nfasis en el OPEX Costos de perforacin, workover Eficiencia en uso de componentes submarinos, flowlines, umbilicales, manifolds, risers

Seguridad Desafo operacional ms crtico

Aseguramiento de flujo Desde la Arquitectura de campo La operacin del lado seguro de la zona de Presin y Temperatura donde hay inconvenientes en

flow assurance, puede entraar un sinfn de tcnicas probadas, y otras de reciente salida al mercado


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Flow Assurance Tcnicas de retencin trmica

Aislacin en flowlines Eliminacin de flowlines mediante perforacin de pozos desde plataforma Calefaccionado (Tracing) de flowlines, tiempo completo, demanda, o en emergencia

Adicin de inhibidores de hidratos, ceras, tales como Metanol, MEG Pigging de flowlines, con lanzaderas submarinas Flowlines redundantes Seguimientos de procedimientos ad hoc, durante puestas en marcha y salidas de servicio Control de slugs Separacin y Procesamiento Submarino Bombeo submarino Todos estos aspectos son materia de estudio de un curso aparte, en que los aspectos de Flow

Assurance y procesamiento submarino son el ncleo duro de la Ingeniera de Procesos Offshore


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Tecnologa de Risers Tuberas flexibles hasta 1830 m (6000 pies) Comportamiento dinmico Tuberas rgidas en configuracin SCR o RRT tambin presentan sus inconvenientes Vibraciones Inducidas por Vrtices (VIVs)

Gestin de Interfaces

Disciplina exclusiva de la gestin de proyectos offshore

Proveedores Contratistas Pruebas FAT, SIT La gestin de interfaces debera ser adoptada por todos los cursos de project manager para

todo tipo de proyectos (opinin)


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0508 Instalacin e Intervencin

Introduccin

La instalacin de equipos consume grandes porciones del CAPEX y del cronograma del proyecto


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Rol de la Instalacin Anfitriona

Vara mucho en funcin del tipo de instalacin Capacidad de terminacin y conexionado Hay ciertos tipos de plataformas que son mas activas durante la instalacin e intervencin FSPs, TLPs, y SPARS, son ms activas ya que pueden perforar, completar e intervenir La clave es cuando como entran en fase la instalacin de los equipos submarinos con la llegada de

la instalacin de superficie

Buques en Superficie y Equipamiento de Soporte Secuencia de las Actividades de Instalacin Terminacin Submarina, Amarres Plantillas y Manifolds Flowlines, Umbilicales y Risers Ductos de Exportacin Conexionado de Componentes Submarinos


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Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63Nmero de diapositiva 64Nmero de diapositiva 65Nmero de diapositiva 66Nmero de diapositiva 67Nmero de diapositiva 68Nmero de diapositiva 69Nmero de diapositiva 70Nmero de diapositiva 71Nmero de diapositiva 72Nmero de diapositiva 73Nmero de diapositiva 74Nmero de diapositiva 75Nmero de diapositiva 76Nmero de diapositiva 77Nmero de diapositiva 78Nmero de diapositiva 79Nmero de diapositiva 80Nmero de diapositiva 81Nmero de diapositiva 82Nmero de diapositiva 83Nmero de diapositiva 84Nmero de diapositiva 85Nmero de diapositiva 86Nmero de diapositiva 87Nmero de diapositiva 88Nmero de diapositiva 89Nmero de diapositiva 90Nmero de diapositiva 91Nmero de diapositiva 92Nmero de diapositiva 93Nmero de diapositiva 94Nmero de diapositiva 95Nmero de diapositiva 96Nmero de diapositiva 97

instalaciones submarinas

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