Sistemas de Superficie

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PerformanceT H R O U G H L E A D E R S H I P

SURFACE SYSTEMS

EQUIPOS DE SUPERFICIE

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RAISING PERFORMANCE. TOGETHERTM

OBJETIVO:

• PROVEER UN NIVEL CONCEPTUAL DE CONOCIMIENTOS DE EQUIPOS DE SUPERFICIE:

o COMPARAR Y SELECCIONAR LOS DIFERENTES

DISEÑOS.

o CONOCER LA FUNCIONALIDAD Y REQUERIMIENTOS

DE SERVICIO.

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Terminología de Cabezales y Árboles de Válvulas

Existen diversos sistemas básicos de cabezales convencionales, requeridos para aplicaciones especificas y especiales en superficie.Estos arreglos se ajustan a cualquier programa de arreglo de tubería y trabajos de presiones hasta 20,000 psi. Así también existen con rangos de baja presión y aplicaciones para servicios severos (H2S) y Geotérmicos.Por norma los arreglos de cabezales y árboles de válvula cumplen o excede la especificación API 6A.

Flexibilidad, Compatibilidad e Íntercambiabilidad

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Cabezal Inicial

Base de Alojamiento TR

1. Diseño apropiado para el paso de la TR

2. Conexión superior bridada, con ranura para anillo API

3. Salidas laterales con rosca.

4. Brida integral con birlos empotrados, roscado o bridado.

5. Disponible para diferentes aplicaciones y configuraciones; Roscado, Soldable, Slip-Lock, etc.

6. Disponible con la base de anclaje de TR

7. Orificio para prueba hidráulica.

8. Hombro de asiento de carga para colgador de TR, Hombro doble o sencillo a 45°

Cabezales de Tubería de Revestimiento Iniciales

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Cabezales Iniciales de Tubería de Revestimiento

Cabezal SoldableAlojamiento del cabezal con caja

roscada

Slip-LockCAMFORGE

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Cabezal de TR con conexión inferior roscada

El roscado de la TR es únicamente para el uso de cabezales donde estas conexiones roscadas tienen una aplicación especifica (Pozos Someros de Baja Presión).

Alojamiento del cabezal con caja roscada

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Slip-On Soldado sin O-RingSlip-On Soldado con O-Ring

Los tipos de conexión inferior Soldable son: Estándar, en el cual se aplica soldadura en la parte inferior externa y superior interna le cabezal con O-ring para los cabezales de 10-3/4” o de menor diámetro de preparación. Sus características principales son las siguientes:Requiere un o-ring solo en la parte externa de la soldadura. La conexión incluye puertos de prueba de 1/2” para validar la integridad de la soldadura y los sellos.NOTA: para tamaños mayores de 10-3/4”, el sello O-ring no esta disponible.

Cabezal con Conexión Inferior Soldable

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Cabezal Sistema de Conexión de TR Slip Lock

El sistema Slip Lock puede ser usado para presión de trabajo desde 5000 psi o mayores.

Diseño Sencillo

Mecanismo de cuñas de anclaje

Elimina el proceso de soldadura Reduce el tiempo de instalación

El mecanismo de sello es con elastómeros.

El sistema Slip Lock es utilizable para pozos de desarrollo y exploratorios.

Conexión Slip Lock

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Cabezal Sistema de Conexión de TR Slip Lock

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1. Elimina el proceso de la soldadora.

2. Reduce los tiempos de instalación.

3. Sistema de sellado metal a metal.

4. Sistema seguro, por que no se requiere hacer trabajos en caliente.

5. Por su configuración es reutilizable

Cabezal Sistema de Conexión de CAMFORGE

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Carrete Cabezal

1. Diseñado para alojamiento de componentes internos. (Colgadores de TR y sellos secundarios)

2. Puertos de prueba roscados.

3. Conexión superior e inferior bridada, con ranura para anillo API

4. Salidas laterales con rosca

5. Salidas laterales con brida integral con birlos empotrados, roscado o bridado.

6. Preparación inferior para sellos secundarios integrados al cabezal y para sellos secundarios intercambiables.

7. Hombro de asiento de carga para colgador de TR.

Carrete Cabezal Tubería de Revestimiento

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Cabezal “S” Cabezal “IC-2”

Carrete Cabezal Tubería de Revestimiento

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Cabezal “S”

1. Diseño de tazón con hombro dual a 45° y paso cónico

2. Conexiones de pruebas roscadas.

3. Disponible con sellos “P”, “T” sencillos y dobles y sellos secundarios con bujes NX y CANH.

4. Todos los puertos de prueba son sellos metal.

5. Puertos de inyección de empaque plástico incluye válvulas check.

Carrete Cabezal Tubería de Revestimiento “S”

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S

S-11

S-3

El tipo de cabezal S es determinado por el numero de yugos en la brida superior:

S Alojamiento Sin Yugos

S-11Alojamiento Dos yugos separados a 180°

S-3 Alojamiento Full de yugos alrededor de la brida

Cabezal S

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Cabezal “IC-2”

Carrete Cabezal Tubería de Revestimiento “IC-2”

1. Diseño de tazón con hombro sencillo a 45° y paso recto.

2. Conexiones de pruebas roscadas.



5. Puertos de inyección de empaque plástico incluye válvulas check.

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IC-2

IC-2-BP

IC-2-L

El tipo de cabezal IC-2 es determinado por el numero de yugos en la brida superior:

IC-2 Alojamiento Sin Yugos

IC-2-BP Alojamiento 2 yugos separados a 180°

IC-2-L Alojamiento Full de yugos alrededor de la brida

Cabezal IC

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Determinando la compatibilidad con cabezales carretes:

Compatibilidad Selección de Colgador

Hombro Sencillo 45 °(IC-2 Series) IC-1, IC-1-P, IC-2

Hombro Dual 45 °(S Series) SB-3, SB-5, SB-6H

Alojamiento del cabezal IC-2

Alojamiento del cabezal S

Alojamiento del cabezal IC-2

Alojamiento del cabezal S

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1. Conexión superior e inferior bridada, con ranura para anillo API

2. Salidas laterales con rosca.

3. Brida integral con birlos empotrados, roscado o bridado.

4. Preparación inferior para sellos secundarios integrados al cabezal y para sellos secundarios intercambiables.

5. Puertos de inyección de empaque plástico, con válvula check integrada.

6. Hombro de asiento de carga para colgador de TP.

7. Carrete estándar para terminaciones sencillas o dobles de brida superior nominal.

8. Brida superior con tornillos de sujeción para asegurar colgador de tubería de producción.

Cabezal de Producción

Carrete Cabezal de Tubería de Producción

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1. Terminaciones sencillas en 7-1/16” y 9” de brida superior nominal. Y para 11” y 13 5/8” nominal es usado el tipo cabezal IC-2-L.

2. Posee tornillo candado.

3. Conexiones de prueba roscadas.



6. Puertos de inyección incluye válvulas check.

Sello T

Puerto de Inyección

10,000 psi

Buje NX

Puerto de presión

Sello P

Doble sello T

Cabezal Tipo C

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1. Pines alineados permiten la terminación doble y pines retractile usados para terminación sencilla.

2. Posee tornillo candado





Buje NX

Puerto de Inyección

10,000 psi

Sello T

Doble sellos P

Doble sello T

Puerto de presión

Cabezal Tipo CD-2

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Cabezal de Producción MTBS

Puerto de inyección

15,000 psi

Sello CANH

1. Sello metal-metal para criticas aplicaciones (0-20000 psi) de presión de trabajo.

2. Posee tornillo candado





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Tornillos Candado (Yugos)

Tipo “N” Tipo “IC”

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Tecnología de Sellos Secundarios

Existe una amplia variedad de sellos, instalados en la brida inferior con su respectiva preparación.

Sello CANH Buje NX

Sello T Sellos P

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Son ideales para uso como combinaciones donde se esperan servicios moderadamente severos. Cada sello P consiste de un elastómero con juego de anillos reten, son activados por un empaque platico y los podemos encontrar en configuraciones como:

Sello tipo P

Sencilla: Para servicios moderadamente severos, aplicaciones para presiones de 5000 psi y compatible con los diferentes modelos de cabezales.

Doble: Para servicios moderadamente severos, aplicaciones para presiones de 10,000 psi y compatible con los diferentes modelos de cabezales.

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Consiste de un sello elastomerico con juego de anillos reten, aplica para uso de TR de 10-3/42 o menores. Son ideales para uso como combinaciones donde se esperan servicios estándar; el sistema de sellado es Interferencia Radial y los podemos encontrar en configuraciones como:

Sello tipo T

Sencilla: Para servicios estándar, aplicaciones para presiones de 5,000 psi y compatible con los diferentes modelos de cabezales.

Doble: Para servicios estándar, aplicaciones para presiones de 10,000 psi y compatible con los diferentes modelos de cabezales.

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Se acomoda a la variedad de TR´s. dependiendo del programa de las mismas. El buje NX utiliza sellos P y sujetado en la cabezal con un cable reten; aplica para servicios moderadamente severos y en presiones de 5,000 y 10,000 psi.

Sello tipo Buje NX

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Sistema de sellos metal-metal, los cuales son diseñados para servicios severos (H2S) y ambientes corrosivos. Estos sellos pueden ser instalados y probados con tubería estándar y rígida. Es un diseño sencillo de brida energizada para lograr sello de apriete de metal-metal. No se recomienda su uso en cabezales tipo IC-2, aplica para presiones de 5,000 a 20,000 psi y para tuberías de 4 ½” a 20”.

Sello tipo CANH

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Sello CANH

Buje NX Sello T

Doble sellos P Doble sellos T

Sellos P

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Existen dos tipos de colgadores de tubería de revestimiento:

Colgador tipo Cuñas - Características:

Tipo envolventeSoporta cargas superior a la junta de la tuberíaSellos energizados automáticos o mecánicoAdaptable a cualquier medida de cabezalSellos elastomericos que soportan temperaturas hasta 250 °F

Colgador Tipo Mandril - Características:

Colgador integral con roscas en ambos extremos, generalmente la rosca inferior es de acuerdo a la rosca de la tubería de revestimiento y la rosca superior es de acuerdo al diseño de cada fabricante.Adaptable a cualquier medida de cabezalSellos elastomericos que soportan temperaturas hasta 250 °F

Colgadores de Tubería de Revestimiento

Colgador tipo Cuñas

Colgador tipo Mandril y Pack Off

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Colgador SB-5

Colgador SB-6

Tipos: SB-3, SB-5, SB-6Características principales:

El diseño de cuñas logra un control en la fricción cuando algunos de los dientes filosos muerde o toca la cuña para el tazón o nido.

La carga y asiento mecánica es completamente separada de la hidráulica.

Sellos de carga para 15,000 lbs.los sellos pueden ser re-energizados apretando los tornillos ajustadores.

Colgador SB-3

Colgadores de Tubería de Revestimiento

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Colgador SB-3

Características:

1. Sello automático el cual puede ser renergizado manualmente.

2. Uso en carrete cabezal modelos S, S-11 y S-33. Resiste arriba del 80% de la resistencia a la

sedencia de la tubería.4. Para temperaturas P, S, T o U5. Cuenta con dos Hombros de asiento, el

primero para soportar el ensamble de cuñas y el segundo pare el en ensamble de sello.

6. Aplicaciones para presiones de 5,000psi y 10,000 psi

7. Uso de tornillos candado opcional en el cabezal.

Nota: Al realizar la prueba de hermeticidad del sistema de sellado es importante realizarla al 80% de la presión de colapso de la tubería para evitar daños a la misma.

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Colgador SB-3

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Colgador SB-5

Características:


2. Uso en carrete cabezal modelo S.3. Resiste arriba del 80% de la resistencia a la

sedencia de la tubería.4. Para temperaturas P, S, T o U5. Cuenta con dos Hombros de asiento, el


6. Aplicaciones para presiones de 5,000psi, 10,000psi y 15,0000 psi

7. No se usa con tornillos candado en el cabezal8. Utilizado en servicios severos


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Colgador SB-5

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Características:


2. Uso en carrete cabezal modelos S, S-11 y S-33. Resiste arriba del 70% de la resistencia a la

sedencia de la tubería.4. Para temperaturas L, P, S o T5. Cuenta con dos Hombros de asiento, el


6. Puede ser usado con los tornillos candado del cabezal, pero no es el sistema primario para energizar los sellos, puede ser usado como una compresión adicional

7. Aplicaciones para presiones de 5,000 psi o menores.

Nota: Al realizar la prueba de hermeticidad del sistema de sellado es importante realizarla al 80% de la presión de colapso de la tuberia para evitar daños a la misma.

Colgador SB-6

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Colgador SB-6

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Existen tres tipos de colgadores de la familia IC

Estos colgadores son energizados manualmente o con sellos asentamiento de peso, dependiendo de los requerimientos de aplicación

Colgadores tipo mandril también disponibles

IC-1 Colgador TR

IC-1-P Colgador TR

IC-2 Colgador TR

Tipos: IC-1, IC-1P, IC-2Características principales:

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Colgador IC-1

Características:

1. Sello independiente el cual se coloca después de activadas las cuñas y después de realizado el corte de la tubería

2. Uso en carrete cabezal modelos IC-23. Resiste arriba del 50% de la resistencia a la

sedencia de la tubería.4. Para temperatura S5. Aplicaciones para presiones de 5,000psi6. Mínimo numero de piezas, reduciendo los

tiempos de instalación


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Colgador IC-1

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Características:

1. Sello se activa manualmente apretando los tornillos de la parte superior del colgador y se aplica cuando no existe la suficiente fuerza para energizar el sello con el peso de la tubería

2. Uso en carrete cabezal modelos IC-23. Resiste arriba del 50% de la resistencia a la

sedencia de la tubería.4. Para temperatura S5. Aplicaciones para presiones de 10,000psi6. Mínimo numero de piezas, reduciendo los



Colgador IC-1P

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Colgador IC-1P

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Características:

1. Sello automático debido que se activa con la carga de la tubería.

2. Uso en carrete cabezal modelos IC-2, IC-BP e IC-L

3. Resiste arriba del 50% de la resistencia a la sedencia de la tubería.

4. Para temperatura S5. Aplicaciones para presiones de 10,000psi6. Mínimo numero de piezas, reduciendo los



Colgador IC-2

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Colgador IC-2

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La selección de un colgador de TR es basado también en los rangos de temperatura.

Recuerde que al final de la etapa cuando el pozo empiece a producir, los rangos de temperatura en el colgador de TR deben ser menores a:

Rangos de Temperatura Selección de Colgador

- 20°F to 150 °F (- 29 °C to 65 °C ) IC-1, IC-1-P, IC-2

- 20°F to 180 °F (- 29 °C to 82 °C ) SB-6

- 20°F to 250 °F (- 29 °C to 121 °C ) SB-3, SB-5

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Seleccionando el método preferido para sello del anular:

Método de Sellado Selección de Colgador

Manual SB-3, SB-5, SB-6, IC-1, IC-1-P

Automática SB-3, SB-5, SB-6, IC-2

Colgador TR IC-2 Colgador TR SB-6

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Determinando si el sello puede ser cambiado con carga (presión) en el colgador:

Sello reemplazable Selección de Colgador

Si SB-3, SB-5, SB-6, IC-1, IC-1-P

No IC-2

Colgador TR IC-2 Colgador TR SB-6

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Colgadores de Tubería de Producción

Colgador tipo Envolvente

Colgador tipo Mandril

Existen dos tipos de colgadores de tubería de Producción:

Colgador tipo Envolvente - Características:

Soporta carga de presión anularSoporta cargas superior a la junta de la tuberíaAdaptable a cualquier medida de cabezalSellos elastomericos que soportan temperaturas hasta 250 °F

Colgador Tipo Mandril - Características:

Colgador integral con roscas en ambos extremos, generalmente la rosca inferior y superior es de acuerdo a la rosca de la tubería de produccion.Adaptable a cualquier medida de cabezalSellos elastomericos que soportan temperaturas hasta 250 °FSellos metal-metal para altas temperaturas hasta 350°FPosee preparación interna de rosca para alojar válvula de contra presión tipo H.

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Sellos para Colgadores de Producción

Sello “LS”Sello elastomerico de interferencia radial, proporciona un máximo sellado, eliminando las posibles fugas, por su diseño de cara se evita su destrucción en la instalación, cuenta con un resorte de acero que evita su expulsión y su fácil instalación, aplicaciones para presiones de 10,000 psi. y menores.

Sello “SRL”Sello metal a metal de interferencia radial minimizando puntos potenciales de fuga, aplicaciones para presiones de 10,000

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Colgador tubería T

Colgador tubería T-CL

colgador tubería C-SRL-CL

Colgador tubería CXS

Colgador HT-2

Terminación Sencilla

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Colgador MTBS

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Colgador dual CD-2

Colgador dual CD-T

Colgador dual CD-T-CL

Estos colgadores duales son usados con cabezales tipo CD-2, y se compone de 2 mandriles divididos que puede ser bajados y retirados independientementeuno del otro.

Terminación Doble

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Cabezal Semi-Compacto

Sistema compacto bipartido (2 secciones)

Ahorro en tiempo de instalación

Instalación simple, segura y en una sola etapa.

no se requiere cambio de conjunto de preventores en cada etapa, incrementando la seguridad en el pozo.

Ofrece diferentes configuraciones para preparaciones inferiores.

Minimiza los riesgos de operación (HSE)

Conexión superior bridada, con ranura para anillo API

Salidas laterales con rosca para remover válvulas.

Brida integral con birlos empotrados, roscado o bridado.

Arreglo de menor altura comparado con un tipo convencional.

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Sistema de Cabezales Convencionales

Existen dos sistemas básicos de cabezales convencionales:

Cabezal de Pozo IC Cabezal de Pozo S

Ambos sistemas ofrecen características comprobadas , tal como, flexibilidad, compatibilidad e ínter cambiabilidad requeridas para aplicaciones de rangos extensos.

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Sistema Convencional de Cabezal S

Sistema Cabezal Tipo S

El cabezal tipo “S” es uno de los mas usados por su versatilidad en su diseño por sección, entre otros encontraremos:

Diseñado para el uso de todo tipo de pozos, profundidades, y tipos de completaciones.

Cumple con la especificación API 6A.

Hombro Dual de 45°, pack-of de aislamiento de presión de carga de la TR.

Compatible con colgadores de TR SB-3, SB-5 y SB-6

Compatible con la mayoría de las configuraciones de los carretes y colgadores de producción.

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Sistema Convencional de Cabezal IC

El diseño del cabezal IC es confiable, efectivo y apropiado para una variedad de aplicaciones, entre ellas:

Cumple con la especificación API 6ª.

El tazón llamado C del cabezal, tiene un paso recto con un hombro sencillo de 45°.

Compatible con los colgadores de TR IC-1, IC-1-P y IC-2.

Compatible con la mayoría de las configuraciones de los carretes y colgadores de producción.

Sistema de Cabezal Tipo IC

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El primer paso en determinar cual Sistema de Cabezal es el adecuado para su aplicación, es el determinar el estilo del colgador de TR a ser usado:

Consideraciones Mayores para la selección de Colgadores de TR:

Rangos de Temperatura Capacidad de aguante / retención Presión de Trabajo Método a usar para sello del anular Reemplazo de sellos con carga en el colgador Compatibilidad con carretes cabezales y

espaciadores

Sistemas Convencionales y Árboles

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Árbol de Válvulas

Componentes principales:

1. Brida Adaptadora de Sello2. Válvulas de Compuerta Maestras 3. Válvula de Sondeo y adaptador de prueba

de fondo4. Válvulas de Compuertas Laterales5. Cruz de Flujo6. Porta estranguladores positivos7. Bridas Compañeras

Características:

Diseñado para cualquier configuración en base al programa de tubería del pozo

Permite el control de fluido de producción en superficie

Permite efectuar el control de pozo a través de las válvulas maestras

Árbol de Válvulas

1

2

3

44 5 6

7

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Árbol de VálvulasBrida Adaptadora de Sello (Bonete)

•Diseñado para cualquier medida de cabezal de producción y rango de presiones.•Se adapta al colgador de tubería de producción haciendo sello hermético.•Cuenta con birlos empotrados para la unión de las válvulas del árbol.•En algunos diseños cuenta con rosca para instalar la válvula de contrapresion (válvula H)•En algunos diseños cuenta con sellos integrados para el cuello del colgador y preparación para sello metal a metal.•Cuenta con puerto de prueba para sellos y en algunos diseños puertos para inyección de empaque plástico.

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Árbol de VálvulasValvulas de Compuerta Maestras

•Cuenta con una o dos válvulas según los requerimientos del cliente y diseño del árbol.•Son las válvulas principales del árbol debido a que controlan el cierre o apertura del pozo.•El tipo de válvula maestras que nos podemos encontrar pueden ser con actuador Neumático e Hidráulico en la segunda maestra.•La segunda maestra se considera como válvula de sacrificio debido que es la que se opera constantemente teniendo la primera maestra como una válvulas de apoyo para que en el caso de que alguna de las demás válvulas fallen estas puedan ser reparadas o remplazadas.

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Árbol de VálvulasVálvula de Sondeo y Adaptador de Prueba de Fondo

•El adaptador de prueba de prueba de fondo tiene una brida inferior de conexión igual al nominal de la válvula de sondeo•Su diámetro interior esta dispuesto para permitir el paso y conexión de las herramientas necesarias para registros, control de pozo e instalación de válvula H, cuenta con tapón obturador con sello (anillo O) para 5000 o 10000 psi y anillo empacador en caso de 15000 o 20000 psi y una tuerca de golpe robusta.•La válvula de sondeo solo se utiliza como válvula de seguridad para las operaciones de conexión de herramientas en caso de que el pozo ya tenga presión de gas o aceite.

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Árbol de VálvulasVálvulas de compuerta laterales y Cruz de Flujo

•La cruz de Flujo esta diseñada para permitir el paso del fluido del pozo a las válvulas laterales y de sondeo, cuenta con birlos empotrados y ranura de anillo empacador en las cuatro salidas para la unión de las válvulas.•El árbol se puede encontrar de con dos o cuatro válvulas laterales dependiendo el diseño o los requerimientos del cliente•Estas válvulas se utilizan para direccionar el fluido del pozo a las líneas de producción del cliente y también se pueden encontrar con actuador Neumático o Hidráulico

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Árbol de VálvulasPorta Estrangulador Positivo y Brida compañera

•Cuenta con dos porta estranguladores positivos con extremos bridados, una rosca interna para la instalación de estranguladores y un tapón con tuerca de golpe•Los estranguladores son utilizados para regular la presión de salida del Fluido.•Se puede encontrar porta estranguladores positivos o variables según diseño o requerimiento del cliente•Cuenta con dos bridas compañeras del mismo diámetro de la válvula y con rosca interna para la conexión de líneas superficiales y líneas de producción, la rosca interna puede variar según los requerimientos del cliente.

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Sistemas de Superficie

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