Separador Gas-Lodo

Especificaciones del fabricante

El proceso de fabricación de los separadores de gas de lodo se realiza típicamente según la norma API RP 53. Las dimensiones de un separador son cruciales, ya que definen el volumen de gas y fluido que puede manejar eficazmente. Un ejemplo de algunas pautas de dimensionamiento de MGS es el documento SPE n.° 20430: Dimensionamiento y evaluación de MGS, GR MacDougall, diciembre de 1991, Drilling Rigs . Los siguientes enlaces muestran las especificaciones de diferentes fabricantes:

La construcción de todos los desgasificadores Poorboy o MGS deberá cumplir con la norma API 12J y el Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión, Sección VIII, División I (última revisión). Además, todos los materiales deberán cumplir con los requisitos de la norma NACE MR-01-75/ISO 15156 (última revisión). Todas las soldaduras en el recipiente deberán cumplir con los requisitos de ASME. El nuevo separador de gas para yacimientos petrolíferos deberá someterse a una prueba hidrostática de 190 psi para verificar una presión máxima de trabajo de 150 psi, según ASME.

La función del separador de gases de lodo

El separador es el principal método para eliminar el gas del fluido de perforación. Eliminar un alto porcentaje de gas del fluido antes de que fluya hacia el tanque desgasificador en la zona de la trampa de arena y la sala de pozo ofrece varias ventajas. La razón principal es reducir la cantidad de gas que puede filtrarse del fluido de perforación en los pozos de lodo y comenzar a recuperar la densidad adecuada. En otras palabras, ayudará a minimizar el riesgo de corte por gas y otras complicaciones relacionadas con la perforación.

El gas presente en el lodo de perforación afecta significativamente a los equipos de control de sólidos. En la mayoría de las aplicaciones de campo, se malinterpreta y se comprende mal esta situación. En general, el gas de corte obstruye las rejillas de los tamices vibratorios y provoca una disminución del caudal de las bombas de lodo hacia los hidrociclones y las centrífugas .

Tipos de separadores de gas de lodo

En la industria petrolera existen varios tipos de separadores de gas y lodo, cada uno diseñado para separar eficazmente el gas del lodo de perforación. Los tipos más comunes incluyen separadores de fondo cerrado, de fondo abierto y de flotación.

El principio de separación de lodo y gas es el mismo en todos los tipos de separadores. Las diferencias entre ellos radican principalmente en el método de mantenimiento de la columna de lodo. A medida que el lodo de perforación ingresa al recipiente, el gas se separa debido a la diferencia de densidad. El gas asciende a la parte superior (línea de ventilación) mientras que el lodo, más denso, se deposita en el fondo.

Separador de tipo flotador

Los separadores de flotador incorporan un mecanismo que ayuda a mantener un nivel de líquido constante dentro del recipiente. El flotador sube o baja con el nivel del fluido, asegurando una columna de lodo constante para una separación eficaz. Este tipo de separador es particularmente útil en operaciones de perforación donde el volumen de gas fluctúa. Generalmente, podemos modificar el separador de flotador a fondo cerrado desconectando el flotador, retirando la válvula e instalando una columna de lodo en la línea de retorno.

El uso de separadores de gas de lodo de tipo flotante presenta algunos problemas debido a su diseño:

• La posibilidad de que las válvulas de la línea de retorno de lodo se obstruyan con sólidos.

• Cuando se pierde el suministro de aire de la plataforma, las válvulas neumáticas dejan de funcionar y no hay control sobre el nivel de fluido en el separador.

• El mecanismo manual presentaba problemas debido a una falla en el mismo. Esto provocará que la válvula de la línea de retorno funcione incorrectamente.

  El separador de gas flotante no es común en los yacimientos petrolíferos debido a los problemas que genera. En su lugar, es preferible utilizar uno de fondo cerrado. Los separadores de fondo abierto son aceptables, pero limitan la altura máxima de la columna de lodo.

Extractor de gas de fondo cerrado en yacimientos petrolíferos

El diseño de los separadores de gas y lodo de fondo cerrado permite la recolección accesible del gas separado. A medida que el lodo de perforación ingresa al separador, el gas asciende a la superficie y luego el lodo desciende hasta el fondo del separador. Este tipo de separador se utiliza principalmente en aplicaciones con grandes volúmenes de gas. La curva en forma de U en la línea de retorno de lodo controlará el flujo de lodo. Por lo tanto, ajustando esta longitud, regulamos el nivel del fluido.

Separador de gas de fondo abierto

Por otro lado, un separador de fondo abierto o desgasificador de fondo abierto tiene una base abierta. Por lo tanto, se monta sobre un tanque de lodo o tanque de transporte. En este tipo, podemos controlar fácilmente la columna de lodo controlando el nivel de fluido en el tanque de lodo. Así, moviendo el separador hacia arriba y hacia abajo se controla dicha columna. La principal aplicación de la tecnología de separadores de gas de fondo abierto es donde el volumen de gas es relativamente bajo.

El tamaño del separador es fundamental para determinar el volumen de fluido y gas que el MGS puede manejar de forma segura.

Los criterios mínimos razonables de tamaño son un diámetro de 48″ y una altura del recipiente de al menos 16 pies para proporcionar capacidad suficiente para manejar la mayoría de las situaciones de entrada de gas. Tenga en cuenta que la entrada del separador debe tener al menos el mismo diámetro interno que la línea del colector de estranguladores más extensa después de los estranguladores. Normalmente, este diámetro interno es de 4″, aunque a menudo se utilizan tamaños mayores.

Podemos mejorar la eficiencia del separador instalando una entrada tangencial. Esto generará una acción centrífuga que favorecerá una separación de gas más rápida. Para proteger la pared del tanque en la zona de entrada, se debe instalar una placa de protección que minimice la erosión en el punto donde la mezcla gas-líquido entra en contacto inicialmente con la pared del separador de gas. Será necesario habilitar una escotilla de inspección cercana para comprobar el desgaste de la placa y reemplazarla cuando sea necesario.

La entrada debe ubicarse aproximadamente en el punto medio del tanque. Esto permite que la mitad superior actúe como cámara de gas, mientras que la parte inferior permite la separación del gas en el fluido retenido. A medida que ingresa la mezcla de fluido de perforación y gas, la presión de operación será la suma de la presión atmosférica y la contrapresión por fricción de la línea de ventilación. La distancia vertical desde la entrada hasta el nivel estático del fluido está diseñada para dar tiempo a la liberación de gas en los deflectores. También aumenta los niveles de fluido durante la operación del separador para compensar las pérdidas por fricción en la línea de salida de líquido.

Deflectores

El interior del desgasificador puede estar provisto de una serie de deflectores. Estas láminas delgadas suelen cortarse en forma de semicírculos y se disponen en espiral para favorecer la separación del gas líquido. Las placas deben estar bien sujetas al cuerpo del recipiente.

Sello de fluido

Si la presión del gas en el separador supera la presión hidrostática del fluido en la trampa de tubo en U en el fondo del separador, el gas saldrá a presión hacia la sala de la zaranda vibratoria . El sistema de tubo en U o de salida de líquido debe estar dispuesto para proporcionar una altura mínima de tubo en U de al menos 10 pies. El fluido de, por ejemplo, 0,52 psi/ft soportará una contrapresión de 5 psi. La línea de salida de líquido debe tener un diámetro interno mínimo de 8″, aunque se recomienda 12″ para mejorar el manejo de flujos de fluido de perforación contaminado de alta viscosidad. Algunos tipos de fluidos de perforación y combinaciones de fluidos de pozo pueden producir una viscosidad muy alta y una gelificación significativa.

Línea de ventilación

Para minimizar las contrapresiones, la línea de ventilación de gas de la torre de perforación debe ser de gran diámetro, con la menor cantidad de curvas posible. Se recomienda encarecidamente el uso de tuberías de 8 pulgadas de diámetro interior. En el pasado, era común utilizar tuberías de paredes gruesas para estas ventilaciones de torre de perforación. Esto parece innecesario, dadas las presiones involucradas, y reduce las dimensiones internas, limitando la capacidad de la línea de ventilación del desgasificador.

Consideraciones y requisitos técnicos para el separador de gas de lodo

Muchas compañías de petróleo y gas tienen sus propias políticas con respecto al uso de MGS o separadores de gas en yacimientos petrolíferos. A continuación, presentamos una de las mejores políticas en el sector petrolero. Esta política incluye lo siguiente:

En cada plataforma de perforación se deberá instalar un MGS o un desgasificador de yacimientos petrolíferos (desgasificador para principiantes).

El diseño del separador de gas de lodo para plataformas de gas profundas su capacidad interna mínima para el separador de gas de plataformas de gas es de 35 barriles.

El diseño del separador de gas de lodo para 'plataformas de desarrollo petrolero' su capacidad interna mínima para el MGS de plataformas petrolíferas es de 17,5 barriles.

El sistema MGS debe limpiarse periódicamente.

Nunca haga circular los residuos de cemento a través del sistema MGS.

Los sistemas MGS tienden a vibrar y a hacer ruido cuando están en uso. Deben estar anclados de forma segura.

NOTA: Las válvulas de alivio de presión (VAP) no son obligatorias en el MGS.

Debe haber una línea de derivación aguas arriba del separador, directamente a la línea de antorcha, y una válvula en la línea de entrada del separador para aislarlo y protegerlo de la alta presión.

La línea de descarga de lodo del separador debe contar con una línea de ventilación con válvula antirretorno si la salida de la línea de descarga se encuentra por debajo del fondo del separador. Esto evita el sifonamiento de gas desde el separador hacia los pozos de lodo. La altura de la válvula antirretorno debe ser igual a la del separador. No se instalarán válvulas en esta línea.

Debemos inspeccionar minuciosamente estos separadores de gas líquido o separadores de gas para yacimientos petrolíferos cada cinco (5) años, de acuerdo con la norma API-510. La inspección incluirá una revisión visual completa, una inspección dimensional y una prueba no destructiva (END) con partículas magnéticas o líquidos penetrantes al 100%. Se debe realizar una inspección por ultrasonidos (UT) para determinar la integridad del espesor de la pared. Además, es obligatorio presentar la documentación de inspección con una validez mínima de 3 años al aceptar la nueva plataforma o renovar el contrato de perforación .

Requisito de la línea de ventilación

Las tuberías de ventilación deben cumplir los siguientes requisitos:

Servicio de ACEITE: Las líneas de ventilación serán de acero con bridas o abrazaderas de un diámetro exterior mínimo de 8 pulgadas.

Servicio de GAS: Las líneas de ventilación de 10” se desviarán a una línea doble de acero de 8” de diámetro exterior con bridas o abrazaderas a nivel del suelo.

La longitud mínima de las tuberías de ventilación de petróleo y gas será de 100 pies más allá del borde exterior del pozo de reserva.

No se permiten válvulas.

Misma presión y clasificación de H2S (o superior) que la del MGS.

Deberá estar debidamente anclado y posicionado a 100 pies más allá del borde exterior de los pozos de reserva para evitar la ignición de cualquier hidrocarburo residual mientras se hace circular el gas desde el pozo.

Inspección del separador de gas de lodo

El programa de mantenimiento e inspección de la plataforma debe contemplar la inspección periódica no destructiva del separador de gas de lodo para verificar la integridad de la presión. Esta inspección puede realizarse mediante métodos hidrostáticos, ultrasónicos u otros. En general, el desgasificador Poorboy se inspeccionará según las recomendaciones del fabricante y la norma API RP 53.

Conclusión:

Por definición, utilizamos el sistema desviador para alejar el flujo de la plataforma. El separador de gas de yacimiento, por diseño, es una parte integral de la plataforma. Si dirigimos el flujo al sistema de separación de gas, este iría directamente a la plataforma. En consecuencia, cualquier mal funcionamiento del sistema de separación de gas puede causar, y de hecho ha causado, daños considerables y/o pérdidas de vidas. La incapacidad del sistema de separación de gas para manejar caudales elevados puede generar una situación extremadamente peligrosa. Debemos comprender que, bajo ciertas condiciones, la disponibilidad de un sistema de separación de gas podría ser útil para la circulación de fluido de perforación crudo, que simplemente contiene gas.

La principal preocupación al usar el MGS es que, si el caudal se vuelve excesivo y no se detecta, las consecuencias podrían ser catastróficas. Además, el uso de un desgasificador de baja potencia requiere válvulas y controles adicionales en el sistema desviador. Recuerde siempre que debemos mantener el sistema desviador lo más simple posible. Por lo tanto, no debemos usar el MGS como parte del sistema desviador.

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