Norma API Specification 7K Sexta Edición Diciembre 2016


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1 Sexta Edición Diciembre 2016

2 INTRODUCCIÓN La norma API Specification 7K es una norma emitida por el Instituto Americano del Petróleo (API) que especifica los requerimientos para el diseño, manufactura y ensayos de equipo nuevo de perforación o auxiliar y el remplazo de componentes primarios que son sometidos a tensión.

3 INTRODUCCIÓN Equipamiento incluido en la norma API Specification 7K: Mesas rotatorias Acoplamiento de bujes del cuadrante. Spiders (manuales y automáticas).

4 INTRODUCCIÓN Rotary Slips (manuales y automáticas) Slip Bowls Mangas High-Pressure Mud and Cement Componentes de bombas de lodos

5 INTRODUCCIÓN Componentes de malacates. Cuña manual para revestidores y tuberías. Llave de potencia

6 INTRODUCCIÓN Abrazadera de seguridad. Válvula BOP (preventor de reventón). Sistemas de alivio de presión. Snub-lines para tenazas.

7 INTRODUCCIÓN Secciones de la norma: 1)Alcance. 2)Normativa de referencia. 3)Términos, definiciones y acrónimos. 4)Diseño. 5)Verificación del diseño. 6)Requerimientos de materiales. 7)Requerimientos de soldadura. 8)Control de Calidad. 9)Equipamiento. 10)Marcación. 11)Documentación. Anexo A: Requerimientos suplementarios Anexo B: Guía para la calificación de equipo de tratamiento térmico. Anexo C: Nomenclatura y mantenimiento recomendado para bombas de lodos. Anexo D: Uso del monograma API. Anexo E: Limite de carga de diseño para Llaves de potencia Anexo F: Información en la Orden de compra

8 CONTENIDO Sección 4: Diseño Especifica las condiciones en las que el equipamiento debe ser diseñado, fabricado y ensayado. También especifica las ecuaciones que se deben utilizar, las teorías que se pueden aplicar, los coeficientes de seguridad que hay que usar y los cálculos que se deben realizar.

9 CONTENIDO Sección 5: Verificación del diseño La sección especifica cual es el procedimiento, la secuencia y quien debe realizar la verificación del diseño para asegurar que el equipamiento diseñado cumple con los requerimientos de la norma API Spec. 7K. La sección indica cómo se realizan las pruebas hidráulicas y demás pruebas de funcionamiento y cómo se determina la carga de trabajo. También especifica la secuencia que hay que seguir cuando hay cambios en el diseño. Esta sección NO APLICA para mangueras High Pressure Mud and Cement Hoses. Los requerimientos de verificación del diseño para las mangueras se encuentran especificados en la sección 9.

10 CONTENIDO Sección 6: Requerimientos de materiales Esta sección indica cuales deben los ensayos que se le debe realizar de manera regular a los materiales utilizados en la fabricación del equipamiento. Se realizan sobre muestras de la materia prima o a muestras del proceso de fundición (cupones) únicamente para los materiales que llevan tensión o los recipientes sometidos a presión. Los ensayos que se realizan son: Resistencia al impacto Composición química

11 CONTENIDO Sección 7: Requerimientos de soldadura La sección determina que todas las soldaduras deberán realizarse bajo un procedimiento escrito por un inspector de soldadura Nivel III de acuerdo a los requerimientos del código ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos) de recipientes y calderas sometidos a presión, Sección IX o los requerimientos de AWS (Sociedad Americana de Soldaduras) D1.1 o ASTM (Sociedad Americana para el testeo y los Materiales) A488. Se debe realizar: WPS: Especificación de procedimiento de soldadura PQR: Registro de la calificación del procedimiento WPQ: Calificación de los soldadores

12 CONTENIDO Sección 8: Control de calidad La sección especifica los requerimientos de control para los equipamientos y los materiales. Especifica, calificación del personal y calibración de los dispositivos de medición y los requerimientos de: Análisis químicos. Análisis de tensión. Análisis de impacto. Requerimientos de trazabilidad. Fija ensayos no destructivos para las soldaduras. Ensayos no destructivos superficiales (NDE). Fija los requerimientos para los materiales fundidos y forjados. Define la prueba hidráulica (no aplica a mangas High Pressure Mud and Cement). Examinación visual. Fija la secuencia de pruebas de carga

13 CONTENIDO Sección 9: Equipamiento La sección especifica los requerimientos particulares para el equipamiento contemplado en la norma.

14 CONTENIDO Sección 10: Marcación La sección define el como debe marcarse el equipamiento y cual es la información que debe incluir la marcación, la cual refiere a la sección 9. En el caso de las mangas High Pressure Mud and Cement : API 7K. Mes y año de fabricación. Presión de trabajo. Presión de prueba. Rango de temperatura de trabajo. Nivel de especificación flexible (FSL). Leyenda Attach Safety Clamp Here donde debe fijarse la abrazadera. Nombre del fabricante y licencia del mismo.

15 CONTENIDO Anexo D: Uso del monograma API por los licenciatarios El anexo especifica los requerimientos específicos de uso del monograma API en publicidad institucional, páginas web y membretes. La sección especifica cuando se coloca y cuando se retira. Producto monogramable: es aquel equipamiento que se encuentra definido por una especificación de API (p.e. API Spec. 7K, API Spec. 6A). Producto no monogramable: equipamiento no contemplado en una norma API, p.e. las uniones Weco a martillo (WHU). Producto monogramado: equipamiento contemplado en una norma API, fabricado por una licenciataria de API y que tiene aplicado el monograma API. Producto no monogramado: equipamiento contemplado en una norma API, pero que no contiene el monograma API.

16 SECCIÓN 9 Mangas High Pressure Mud and Cement (mangas de alta presión para lodo y cementación) Las mangas son utilizadas para el transporte de barros de perforación que se utilizan para lubricar el trépano y para operaciones de entubamiento y cementación que se realizan luego de perforado el pozo. No contempla: Líneas flexibles Choke and Kill (API Spec. 16C) el uso con gases, perforación con aire, completamiento de pozos. cualquier aplicación en que la manga pueda estar en contacto con fluidos de pozos (API Spec. 17B)

17 SECCIÓN 9 Dimensiones y grados incluidos en la norma 2 (50,8 mm): grado A, B, C, D, psi, psi 2,5 (63,5 mm): grado A, B, C, D, E, psi, psi 3 (76,2 mm): grado C, D, E, psi, psi 3,5 (88,9 mm): grado C, D, E 4 (101,6 mm): grado C, D, E, psi 5 (127,0 mm): grado C, D, E 6 (152,4 mm): grado D, E

18 SECCIÓN 9 Presiones de trabajo Grado A 1500 p.s.i. 103 bar 105 kgf/cm2 Grado B 2000 p.s.i. 138 bar 141 kgf/cm2 Grado C 4000 p.s.i. 276 bar 281 kgf/cm2 Grado D 5000 p.s.i. 345 bar 352 kgf/cm2 Grado E 7500 p.s.i. 517 bar 527 kgf/cm2 Grado psi p.s.i. 690bar 703 kgf/cm2 Grado psi p.s.i bar 1055 kgf/cm2

19 SECCIÓN 9 Presiones de prueba Grado A 2250 p.s.i. 155 bar 158 kgf/cm2 Grado B 3000 p.s.i. 206 bar 210 kgf/cm2 Grado C 6000 p.s.i. 412 bar 420 kgf/cm2 Grado D 7500 p.s.i. 515 bar 525 kgf/cm2 Grado E p.s.i. 773 bar 788 kgf/cm2 Grado psi p.s.i bar 1055 kgf/cm2 Grado psi p.s.i bar 1582 kgf/cm2

20 SECCIÓN 9 Presiones mínimas de rotura Grado A 3750 p.s.i. 258 bar 264 kgf/cm2 Grado B 5000 p.s.i. 345 bar 352 kgf/cm2 Grado C p.s.i. 690 bar 703 kgf/cm2 Grado D p.s.i. 863 bar 879 kgf/cm2 Grado E p.s.i bar 1318 kgf/cm2 Grado psi p.s.i bar 1582 kgf/cm2 Grado psi p.s.i bar 2372 kgf/cm2

21 SECCIÓN 9 Tolerancia a la temperatura Rango de temperatura I: -20 C a +82 C Rango de temperatura II: -20 C a +100 C Rango de temperatura III: -20 C a +121 C

22 SECCIÓN 9 Tolerancia a la presión pulsante FSL 0 (Flexible Specification Level 0) No se realiza el ensayo. Es para mangueras de cementación. FSL 1 (Flexible Specification Level 1) Ciclos de presión: mínimo Duración del ciclo: menos de 5 minutos. Rango de presión: amplitud del 90% de presión de trabajo. Temperatura del ciclo: máxima de operación declarada. FSL 2 (Flexible Specification Level 2) Ciclos de presión: mínimo. Duración del ciclo: menos de 10 segundos. Rango de presión: amplitud del 90% de presión de trabajo. Temperatura del ciclo: máxima de operación declarada.

23 SECCIÓN 9 Dimensiones y tolerancias Las mangas tienen que tener el largo indicado el en acuerdo de compra con la siguiente tolerancia: Hasta 6 m (20 pies): Tolerancia manguera sin presurizar: largo especificado +/- 65 mm. Tolerancia manguera presurizada: largo especificado +/- (65 mm + 1% del largo nominal). Más de 6 m (20 pies): Tolerancia manguera sin presurizar: largo especificado +/- 1% del largo nominal. Tolerancia manguera presurizada: largo especificado +/- 2% del largo nominal.

24 SECCIÓN 9 Prueba hidráulica Todas las mangas fabricadas tienen que probarse hidráulicamente con agua a la presión de prueba. Presión: presión de prueba correspondiente al grado de la manguera. Duración: 15 minutos Los gráficos del ensayo deben conservarse por 10 años.

25 SECCIÓN 9 Ensayos de verificación del diseño Serie de ensayos que se deben realizar a una manga para verificar su diseño. El prototipo a ensayarse debe tener al menos 3,05 m (10 pies) de largo. La manga ensayada califica la familia de mangas de menor presión de trabajo y menor diámetro. Estos ensayos deben realizarse una vez y cada vez que se introduzcan cambios en el diseño. Deben ser realizados por un laboratorio independiente o en presencia de una de tercera parte.

26 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO MANGAS HIGH-PRESSURE MUD AND CEMENT Ensayos de verificación del diseño Deformación bajo presión Deformation test under pressure Ensayo de doblado a temperatura ambiente - Ambient temperature bending test Ensayo de doblado en frío a 20ºC Low temperature bending test Pulsación de baja frecuencia Low frecuency pulsation test Pulsación de alta frecuencia High frecuency pulsation test Ensayo hidráulico Hidrostatic pressure test Ensayo de rotura Burst pressure test

27 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Deformación bajo presión Deformation test under pressure Se mide el alargamiento de la manga cuando es sometida a la presión de trabajo. La presión de trabajo es la que está determinada por el grado de la manga. Máxima variación de largo aceptada por la norma API Specification7K: ± 2% calculado en función de la manguera expuesta.

28 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Deformación bajo presión Deformation test under pressure MANGAS HIGH-PRESSURE MUD AND CEMENT

29 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de doblado a temperatura ambiente Ambient temperature bending test Se somete la manga una presión hidráulica igual a la presión de trabajo declarada. Se dobla la manga 100 veces un ángulo de 90. La manga debe doblarse hasta el mínimo radio de curvatura. El radio de curvatura que debe tener la manga está determinado por la norma API Specification 7K. No se deben producir pérdidas, daño, colapso o ningún tipo de aplastamiento.

30 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de doblado a temperatura ambiente Ambient temperature bending test

31 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de doblado a 20 C Low temperature bending test Se vacía la manga. Se enfría la manga a 20 C durante 24 horas. Se dobla la manga 100 veces un ángulo de 90. La manga debe doblarse hasta el mínimo radio de curvatura. El radio de curvatura que debe tener la manga está determinado por la norma API Specification 7K. No se deben producir daño, colapso o ningún tipo de aplastamiento.

32 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de doblado a -20 C Low temperature bending test Sexta Edición- Diciembre 2016

33 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de presión de baja frecuencia (FSL I) Low frecuency pulsation test (FSL I) Se debe someter a la manga a un ciclo de presión de una amplitud del 90% de la presión de trabajo determinada en el grado. La presión máxima del ciclo no debe ser menor a la presión de trabajo. La temperatura del fluido será la máxima declarada en el rango de temperatura. El ciclo de presión debe durar menos de 5 minutos. Se debe repetir este ciclo veces. No debe presentarse ninguna pérdida.

34 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de presión de baja frecuencia (FSL I) Low frecuency pulsation test (FSL I) Detalle del ciclo baja frecuencia Total de los ciclos

35 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de presión de alta frecuencia (FSL II) High frecuency pulsation test (FSL II) Se debe someter a la manga a un ciclo de presión de una amplitud del 90% de la presión de trabajo determinada en el grado. La presión máxima del ciclo no debe ser menor a la presión de trabajo. La temperatura del fluido será la máxima declarada en el rango de temperatura. El ciclo de presión debe durar menos de 10 segundos. Se debe repetir este ciclo veces. No debe presentarse ninguna pérdida.

36 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de presión de alta frecuencia (FSL II) High frecuency pulsation test (FSL II) Detalle del ciclo alta frecuencia Total de los ciclos

37 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de presión Hydrostatic pressure test Se realiza sobre la misma manga que ha soportado todos los ensayos anteriores. Se realiza a temperatura ambiente. Se la somete a una presión igual a la presión de prueba hidráulica que figura en la norma API Specification 7K. La presión es equivalente a 1,5 veces la presión de trabajo determinada por el grado. El ensayo de presión debe durar al menos 4 horas. No debe presentarse ninguna pérdida de fluido ni caída de presión.

38 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de presión Hydrostatic pressure test

39 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de reventamiento Burst pressure test Se realiza sobre la misma manga que ha soportado todos los ensayos anteriores. Se realiza a temperatura ambiente. Se incremente la presión de la manga hasta que se produce el reventamiento de la misma. El reventamiento debe producirse a una presión mayor que la mínima presión de estallido que figura en la norma API Specification 7K. La presión es equivalente a dos veces y media la presión de trabajo determinada por el grado.

40 VERIFICACIÓN DEL DISEÑO Ensayo de reventamiento Burst pressure test

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