Equipo flotante de cementación de una sola válvula o de dos: ¿Cómo deben elegir los compradores?

El equipo flotador de cemento de una sola válvula o de dos válvulas es una de las primeras decisiones de compra que toma un ingeniero de perforación, porque fija la cantidad de respaldo que protege a la columna de cemento del retroceso.Una cuerda de una sola válvula lleva un dispositivo de contrapresión, generalmente un cuello flotante; una cuerda de doble válvula agrega un segundo zapato flotante o un cuello flotante para que dos sellos independientes protejan la pista del zapato.y cada uno tiene un lugar racional: los pozos poco profundos o de bajo riesgo suelen funcionar con una válvula de manera económica, mientras que los trabajos de lodo profundo, desviado, en alta mar o de alta densidad generalmente justifican dos.,Esta guía compara los equipos de flotación de una sola válvula y de dos válvulas, explica por qué es importante la redundancia después del apagado de la bomba,y proporciona a los compradores un marco práctico para la combinación de la cantidad de válvulas a las condiciones del pozo y el riesgo de cementaciónLas dos configuraciones coexisten porque cada una se adapta a un perfil de riesgo diferente, por lo que la selección debe documentarse con el plan de pozo en lugar de copiarse del último trabajo.

Qué significan las configuraciones de válvula única y de válvula doble

El equipo flotante proporciona una válvula de contrapresión, también llamada válvula de no retorno o válvula de compresión, dentro de la cuerda de la carcasa.El zapato flotante es la guía en la parte inferior de la cuerda y a menudo contiene una válvulaEl cuello flotante es un cuello corto y de paredes gruesas instalado con una o tres juntas por encima del zapato, normalmente dos juntas, y puede contener otra.generalmente se extiende de 20 a 90 pies y se llena de cemento durante el trabajo. una configuración de una sola válvula tiene un elemento de sellado, normalmente el cuello flotante; una configuración de doble válvula tiene dos, más a menudo un zapato de válvula combinado con un cuello de válvula,o dos cuellos en serie.

Las válvulas se cierran en una bisagra, las válvulas de bola y asiento dejan caer una bola sobre un asiento y las válvulas de cono o émbolo se mueven hacia adelante cuando el flujo se invierte.Durante el desplazamiento de cemento las válvulas permanecen abiertas a medida que el fluido pasa hacia abajoCuando se detiene el bombeo, la columna de estiércol más pesada en el anillo trata de fluir de nuevo hacia la carcasa, y la válvula se cierra contra ese flujo inverso.En una cuerda de doble válvula la segunda válvula es una barrera independiente: si el elemento inferior está dañado por escombros, erosión o aterrizaje fuera del centro, el elemento superior todavía protege la columna de cemento sobre el flotador.

La elección entre equipos de válvula única y de válvula doble no es una declaración de calidad.con una presión nominal diferencial de 5La pregunta es cuánto redundancia requiere el pozo, y eso se responde por el análisis de riesgos más que por el hábito.Los compradores también deben recordar que cada válvula en la cuerda es un componente perforable: las configuraciones con más válvulas contienen más material en la pista del zapato y tardarán un poco más en perforarse después del trabajo de cemento.

Por qué la decisión de contar las válvulas merece un análisis cuidadoso

Una válvula de flotación que no se mantiene después de la colocación de cemento permite que el lodo pesado de U-tubo de nuevo en la carcasa.y puede dejar una columna de cemento en el interior de la carcasa que debe ser perforado o lavadoEn los pozos de gas, la caída de la columna de fluido también reduce la presión hidrostática y aumenta el riesgo de migración de gas anular antes de que el cemento se coloque.fresado de secciones, o una vía lateral, es de ordenes de magnitud superior a la diferencia de precio entre una válvula y dos, razón por la cual muchos operadores tratan una segunda válvula como un seguro barato.

Los equipos de doble válvula reducen el riesgo de retroceso de cuatro maneras concretas:

• Si la válvula del zapato flotante se daña mientras se ejecuta la cuerda o mientras se perfora el zapato, el collar flotante permanece como una segunda barrera contra el retroflujo de cemento.
• Una mayor defensa contra los desechos: los sólidos de cemento, la pérdida de material de circulación o la erosión que impide que una válvula se asiente no derrotan automáticamente a la otra,porque cada elemento se sella de forma independiente.
• Mayor confianza en las pruebas de presión.Dos válvulas permiten a la tripulación a la prueba de presión de la cuerda y para confirmar el cierre flotador después de que el tapón se golpea con mayor seguridad de que el resultado refleja un sistema completamente sellado.
• Protección durante las operaciones de llenado automático: el equipo de llenado automático se abre y cierra repetidamente durante el funcionamiento;una segunda válvula preserva la protección contra el retroceso si el mecanismo de llenado automático es lento para convertir al modo flotante.

La práctica de la industria refleja esta lógica: muchos programas de perforación especifican un zapato flotante con válvula más un cuello flotante como estándar, lo que efectivamente impide la protección de doble válvula para la pista del zapato.Los equipos de una sola válvula siguen siendo atractivos cuando es difícil justificar el coste incremental y el tiempo de perforación de una segunda válvula, como los productores poco profundos, los pozos de desarrollo de bajo riesgo o las cuerdas donde solo el cuello flotante proporciona una protección adecuada y el zapato funciona como una simple guía.Los compradores deben sopesar que cada componente interno adicional añade tiempo de perforación y un modo de fallo potencial másLa decisión pertenece al registro de riesgos: la probabilidad de fallo de la válvula multiplicada por el costo de ese fallo, comparado a lo largo de la vida útil del pozo en lugar del precio del componente.Ese marco mantiene la decisión honesta: especificar demasiado un pozo poco profundo es un desperdicio de dinero en componentes que se perforarán de todos modos, mientras que proteger poco un pozo profundo o de gas corre el riesgo de un trabajo de reparación que empequeñece cualquier ahorro.Cuantificar ambos lados y el recuento de válvulas elige a sí mismo.

Cómo elegir entre equipos de válvula única y de válvula doble

Una comparación estructurada mantiene la decisión objetiva. Los cinco controles siguientes siguen la información que un comprador necesita recopilar antes de emitir una orden de compra.y cada mapa a una condición específica del pozo o preocupación de operación.

Evaluar el perfil de riesgo del pozo y del cemento

Comience con las consecuencias del reflujo.En el caso de los trabajos con 17-20 ppg de lodos de alta densidad, generalmente se justifica el uso de equipos de doble válvula, ya que los trabajos de reparación son costosos y difíciles.Los pozos de desarrollo vertical poco profundos con presiones diferenciales modestas pueden ser bien atendidos por un solo cuello flotante. Documentar el escenario de falla asumido y el costo de remediación;Este análisis decide el valor de la válvula más honestamente que el precio solo, y da al expediente de la contratación una base técnica defendible.

Compare las calificaciones de presión, temperatura y conexión

Ambas válvulas deben estar calificadas para el mismo tamaño, peso y hilo de la carcasa, con conexiones API LTC, STC, BTC o premium en tamaños de 4-1/2 pulgadas a 20 pulgadas.Confirmar la presión diferencial nominal de cada válvula, por lo general de 5.000 a 10.000 psi con opciones de 15.000 psi para el servicio HPHT, contra la peor carga del tubo en U después del desplazamiento.los grados estándar generalmente cubren hasta 350-400 ° FEn una cuerda de doble válvula, comprobar que ambos elementos cumplen el requisito, no sólo el cuello.

Evaluar la pista de zapatos y el plan de perforación

Cada válvula añade material perforable en la pista del zapato, así que el programa de perforación importa.y las partes internas compuestas perforan rápidamente y son estándar tanto para cuerdas de una sola válvula como para cuerdas de doble válvulaSi el operador planea perforar con una broca PDC en una sola vez, el operador deberá utilizar una broca de PDC para perforar con una broca de PDC.confirmar que ambas válvulas son compatibles con ese bit y que los desechos de ambos elementos circularán fuera del agujeroComparar el tiempo extra de extracción de la segunda válvula con el valor de la redundancia que proporciona.

Revisar los requisitos de relleno automático y de entrada

Los collares y zapatos de flotación de llenado automático permiten que la carcasa se llene parcialmente durante la carrera, reduciendo la presión de oleaje y ahorrando tiempo de la plataforma en agujeros profundos.confirmar cómo el mecanismo de llenado automático interactúa con la segunda válvula y cómo el equipo se convierte al modo flotante antes de la cementaciónPara las secciones horizontales profundas o largas, comprobar la presión diferencial del orificio de llenado automático con respecto a la velocidad de marcha y el peso del barro.y comprobar que los ciclos de apertura y cierre repetidos no se usan las superficies de sellado antes de que comience el trabajo de cemento.

Confirmar la documentación de calidad y las pruebas de los proveedores

Se solicitará el certificado de ensayo para cada válvula, incluidos los ensayos de sellado de líquido y, en su caso, el ciclo de temperatura de acuerdo con la especificación API 10F / ISO 10427-2.Los sistemas de calidad, como las especificaciones API Q1 o ISO 9001, deben regir la fabricación y la trazabilidad.Una cuerda de doble válvula sólo es tan fuerte como su sello más débil, así que confirme que ambas válvulas, no sólo el cuello flotante, tienen registros de prueba individuales antes de que el equipo abandone el patio.El resultado de los cinco controles es una especificación que nombra el recuento de válvulas, calificaciones, conexiones y pruebas requeridas, lo que protege al comprador al comparar cotizaciones de diferentes proveedores.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre los equipos flotadores de una sola válvula y de dos válvulas?

El equipo flotante de una sola válvula tiene un dispositivo de contrapresión, generalmente un collar flotante, que protege la columna de cemento del retroceso.más comúnmente un zapato flotante con una válvula más un cuello flotanteLa segunda válvula proporciona un respaldo independiente si la primera no se sella después del desplazamiento.

¿Cuándo es suficiente un solo cuello flotante?

Un solo collar flotante suele ser suficiente en pozos de desarrollo poco profundos, verticales y de bajo riesgo donde la presión diferencial esperada es modesta y el cemento correctivo es barato.También se elige cuando el tamaño de la carcasa o el diseño del pozo limita el número de componentes internosLos operadores deben verificar la calificación del collar frente a la peor carga de retroceso antes de seleccionar esta configuración.

¿Por qué muchos operadores usan equipos de doble válvula como estándar?

Porque el costo de una válvula de contrapresión defectuosa, el cemento en la carcasa, la pista contaminada del zapato o una compresión correctiva, exceden con creces el precio de una segunda válvula.Un zapato flotante con un cuello flotante con válvula crea dos barreras independientesLos pozos profundos, mar adentro y los pozos de gas suelen justificar esta redundancia.

¿Una segunda válvula aumenta el tiempo de perforación?

Cada válvula perforable adicional añade material que el trozo debe eliminar, por lo que las cuerdas de doble válvula tardan un poco más en perforarse que las de una sola válvula.En la práctica, la diferencia es pequeña cuando el aluminioLas válvulas de hierro fundido añaden más tiempo de perforación.

¿Puede combinarse el equipo de doble válvula con funciones de llenado automático?

Los zapatos flotantes de relleno automático y los collares flotantes de relleno automático están disponibles en arreglos de válvula única y doble.El mecanismo de llenado automático permite que la carcasa se llene durante el funcionamiento para reducir la presión de sobretensionesLos compradores deben confirmar el mecanismo de conversión y la capacidad del orificio, ya que el ciclo repetido durante la entrada puede desgastar la válvula.

¿Cómo deben verificar los compradores la calidad de las válvulas antes de comprarlas?

Solicitar registros de ensayos individuales que muestren los ensayos de sellado líquido y las calificaciones de temperatura de acuerdo con la especificación API 10F / ISO 10427-2, y confirmar que la fabricación sigue la especificación API Q1 o ISO 9001.Compruebe la presión diferencialEn una cadena de doble válvula, se requieren pruebas para ambas válvulas.

Conclusión

La elección entre equipos flotadores de cementación de una sola válvula y de dos válvulas es una decisión de redundancia, no una decisión de calidad.Ambas configuraciones se fabrican y prueban de acuerdo con las normas reconocidas de la industria.La diferencia es cuánto respaldo necesita el pozo cuando una válvula se daña por escombros, erosión o un aterrizaje fuera del centro.pozos de bajo riesgoPara pozos profundos, desviados, en alta mar y de gas, y para cualquier trabajo en el que la remediación sea costosa, dos válvulas independientes son la opción predeterminada prudente.Cualquiera que sea la configuración que seleccione, verificar los valores de presión y temperatura, la compatibilidad de las conexiones, el comportamiento de perforación y los registros de ensayos individuales antes de enviar el equipo.Nuestros ingenieros de aplicaciones pueden revisar su programa de pozo y recomendar un arreglo de válvula única o de doble válvula que coincida con su diseño de la carcasa y el perfil de riesgo de cementación.