Cabezal del pozo (Arbolito de navidad)El trmino Cabezal est definido, en la industria como todo el equipo permanente entre la porcin superior del revestimiento de superficie y la brida adaptadora (adapter flange), sin embargo suele atribuirse otros nombres coloquiales como "Arbol de navidad" o "Cruz del pozo". La seccin de flujo (christmas tree) o rbol de navidad se define como el equipo permanente por encima de la brida adaptadora (vlvulas y medidores); sin embargo para este caso, se tomar la seccin de flujo como parte componente del cabezal.Tambinse le reconoce por el nombre de Cruz de pozo, debido a la forma que se asemeja.

Partes del Cabezal

A su vez el cabezal tambin puede ser dividido en dos partes:Equipo de perforacinIncluye generalmente el casing head, casing spool y casing hanger, incluyendo los sellos de aislamiento, cuando los anteriores elementos lo requieren. Estos componentes estn asociados con todas las sartas de revestimiento anteriores al revestimiento de produccin.Equipo de completamientoIncluye como componentes principales; los Tubing head, Tubing hanger, Tubing head adapter, christmas tree, valves, crosses and tee and chockes.En general todos los elementos asociadas con el revestimiento de produccin y la tubera de produccin usados; para completar y producir el pozo incluyendo el equipo de control de flujo.Elwellhead(Cabezal de pozo) provee la base para el asentamiento mecnica del ensamblaje en superficie. Provee:

1.Suspensin de tubulares (casings y tubings), concntricamente en el pozo.2.Capacidad para instalar en superficie un dispositivo de control de flujo del pozo como: Un BOP (Blowout Preventer) para la perforacin Un Xmas Tree (Arbol de Navidad) para la produccin o inyeccin

3.Acceso hidrulico al anular entre casing para permitir el desplazamiento durante la cementacin y entre el casing de produccin y el tubing para la circulacin del pozo.El propsito del Arbol de Navidad (Xmas Tree) es proveer un control de vlvulasde los fluidos producidos o inyectados al pozo. El Xmas Tree es normalmente bridado al sistema de cabezal de pozo despus de correr el tubing de produccin. El diseo mostrado es uno de los ms simples y comunes diseos, en l brevemente se puede ver que comprende 2 vlvulas laterales de salida, normalmente una para la produccin y otra para la inyeccin. Adicionalmente una tercera vlvula de salida provee acceso vertical al tubing mediante herramientas de cable concntricas o coiled tubing tools.

La vlvula inferior es la vlvula mster y controla todo el acceso mecnico e hidrulico al pozo. En algunos casos, la importancia de esta vlvula para brindar seguridad al pozo es tan alta que es duplicada. Todas las vlvulas son en algunos casos tanto manualmente operadas como controladas remotamente hidrulicamente como en el caso de las plataformas marinas.Componentes bsicos del cabezalCabeza primaria del revestimiento. (Casing heads)Sirve como conexin intermedia entre el revestimiento conductor o revestimiento superficial y el equipo de control de pozo o con la sarta siguiente y/o la subsecuente seccin (casing spool or Tubing spool). Las funciones bsicas del casing head son soportar la sarta de revestimiento, conectar o adaptar el equipo de control de pozo aislando el hueco de la atmsfera y permitir el acceso al hueco para controlar la presin o el retorno de fluidos durante las operaciones de perforacin.

Colgadores de revestimiento. (casing hangers)Son mecanismos retenedores con empaques que permiten soportar, centrar y usualmente sellar el anular entre el revestimiento y el tazn interno del casing head. Hay tres clases: cuas, colgador de cuas y tipo mandril.Protector de prueba. (Test protector)Posee doble funcin de acuerdo con el diseo del colgador seleccionado: Como Packoff primario para sellar el anular entre el tazn de casing head y la sarta de revestimiento. Como protector de prueba cuando el colgador posee mecanismo de sello y su funcin es aislar el rea de carga de las cuas que soportan la sarta evitando una sobrepresin hidrulica.

Sellos de aislamiento. (isolated seals)Bajo este trmino se incluye cualquier tipo de mecanismo que selle el dimetro externo de el final de la sarta de revestimiento contra el tazn inferior que por diseo posee el Tubing head o el casing spool que se instala enseguida y constituye la siguiente seccin.Sellos de conexin. (ring gasket)Tambin conocidos como anillos de compresin, suministran un sellohermtico entre dos secciones o elementos ensamblados.Bridas adaptadoras. (adapter flange or Tubing bonnets)Permiten conectar la ltima seccin del cabezal al ensamble de vlvulas que se conoce como rbol de navidad.Normas bsicas de regulacin.En cuanto a cabezales de pozo existen normas para fabricacin, diseo, seleccin y pruebas como requisito para garantizar al usuario la calidad del producto. Estas generalmente son creadas por los institutos: ANSI, ASME, ASTM, ASNT, AWS, MSS, NACE. Y por supuesto el AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API). Que en su norma 6A especifica los parmetros para la fabricacin y seleccin de cabezales y equipos de control de flujo suministrando detalles especficos para las conexiones bridadas desde 2000 PSI HASTA 20000 PSI de presin de trabajo as mismo provee una fuente de referencia para Tubing hangers, vlvulas de compuerta, choques y actuadores usados en la produccin de petrleo y gas en estas rangos de presin.LEY DE PASCALElprincipio de Pascaloley de Pascal, es una ley enunciada por el fsico y matemtico francsBlaise Pascal(1623-1662) que se resume en la frase: lapresin ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presin en todo el fluido es constante. La presin en todo el fluido es constante: esta frase que resume de forma tan breve y concisa la ley de Pascal da por supuesto que el fluido est encerrado en algn recipiente, que el fluido es incompresible... El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un mbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presin sobre ella mediante el mbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presin. Tambin podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidrulicas.APLICACION DE PRINCIPIO DE PASCALEl principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuacin fundamental de la hidrosttica y del carcter altamente incompresible de los liquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prcticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuacin.

p = p_0 + rho g h ,

Donde:

p ,

,presin total a la profundidad

h ,

medida en Pascales (Pa).

p_0 ,

,presin sobre la superficie libre del fluido.

rho ,

densidad del fluido.

g ,

aceleracin de la gravedad.

Si se aumenta la presin sobre la superficie libre, por ejemplo, la presin total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el trmino ghno vara al no hacerlo la presin total (obviamente si el fluido fuera compresible, la densidad del fluido respondera a los cambios de presin y el principio de Pascal no podra cumplirse)

PRENSA HIDRAULICALa prensa hidrulica es una mquina compleja semejante a un camin de Arqumides, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidrulicos de maquinaria industrial.La prensa hidrulica constituye la aplicacin fundamental del principio de Pascal y tambin un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente seccin comunicados entre s, y cuyo interior est completamente lleno de un lquido que puede ser agua o aceite. Dos mbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estn en contacto con el lquido. Cuando sobre el mbolo de menor seccinS1 se ejerce una fuerzaF1 la presinp1 que se origina en el lquido en contacto con l se transmite ntegramente y de forma (casi) instantnea a todo el resto del lquido. Por el principio de Pascal esta presin ser igual a la presinp2 que ejerce el fluido en la seccinS2, es decir:

p_1 = p_2 ,

con lo que, las fuerzas fueron siendo, siendoS1