06 Tuberías de Revestimiento

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO ACELERADO 6. Tuberías de Revestimiento PARA INGENIEROS SUPERVISORES DE POZO

Sección 6 Tuberías de Revestimiento

Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 1/93

6. Tuberías de Revestimiento Contenido 1. Criterios para el diseño 2. Propósito de los tubulares 3. Tipos de revestimiento 4. Especificaciones 5. Propiedades mecánicas Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 2/93

6. Tuberías de Revestimiento

• 6.1. Criterios del diseño • • • • •

Resistencia al colapso Resistencia al estallido Resistencia a la tensión Esfuerzo triaxial Desgaste



6.2. Propósito de los Revestimientos •

Reforzar el agujero

•

Aislar formaciones inestables (subnormales, anormales, depletadas)

•

Prevenir la contaminación de yacimientos de agua fresca

•

Proveer un sistema de control de presión

•

Confinar y contener fluidos y sólidos de perforación o terminación

•

Actuar como conducto para operaciones asociadas

•

Sostener el cabezal del pozo y revestimientos subsiguientes

•

Sostener las BOP’s y árbol de válvulas



6.3. Tipos de Revestimiento

• • • •

Revestimiento conductor Revestimiento de superficie Revestimiento intermedio Revestimiento de producción


2.

H

3.

O

4.

N

5.

D

6.

A

6. Tuberías de Revestimiento 6.3. Tipos de Revestimiento

• Revestimiento Conductor • Soporta y aísla formaciones no consolidadas, arenas de agua fresca y/o cualquier zona de gas superficial. • Puede estar hincado o cementado hasta superficie.


2.

H

3.

O

4.

N

5.

D

6.

A

6. Tuberías de Revestimiento 6.3. Tipos de Revestimiento • Revestimiento de Superficie • Soporta el primer conjunto de preventoras • Permite la perforación más profunda • Soporte estructural para el cabezal del pozo y revestimientos subsecuentes • Aísla formaciones problemáticas • Se cementa hasta la superficie o hasta el interior del revestimiento conductor Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 7/93

2.

H

3.

O

4.

N

5.

D

6.

A

6. Tuberías de Revestimiento 6.3. Tipos de Revestimiento • Revestimiento Intermedio • • • •

Se instala cuando para aislar posibles zonas de influjo o perdida de circulación La altura de cemento se diseña para aislar la zona problemática mas somera No es indispensable que el cemento ingrese al revestimiento de superficie Puede llegar hasta la superficie o ser un liner. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 8/93

2.

H

3.

O

4.

N

5.

D

6.

A

6. Tuberías de Revestimiento 6.3. Tipos de Revestimiento • Revestimiento de Producción • Contiene la tubería de producción • Puede o no estar expuesto a fluidos del yacimiento • Puede ser extendida hasta superficie o ser un liner • Aísla las zonas productoras y permite el control del yacimiento, • Actúa como conducto seguro de transmisión de hidrocarburos a la superficie • Previene influjos de fluidos no deseados. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 9/93

Rev. Conductor

Rev. Superficie Rev. Intermedio

Rev. Producción


• Liner o revestimiento corto de perforación • Provee una zapata mas profunda • Aísla formaciones inestables • Economiza tiempo y dinero • Mitiga limitaciones del equipo de perforación.



• Liner o revestimiento corto de producción • Completa un pozo a menos costo • Permite un conducto de producción mas grande • Provee un mayor rango de elección para la tuberías de producción. • Mitiga limitaciones del equipo


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento

• • • • •

Diámetro externo y Espesor de pared Peso por unidad de longitud Grado del acero Tipo de conexión Longitud del tramo (Rango)


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Diámetro externo (D) y Espesor de pared (t) • Hacen referencia al cuerpo de la tubería • El diámetro de los coples determina el tamaño mínimo de agujero • El espesor de pared determina el diámetro interno y el peso de la tubería


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Diámetro externo y Espesor de pared • Tolerancia del diámetro y el espesor de pared La siguiente tabla resume las recomendaciones del API Spec. 5CT. Diámetro Externo de la Tubería

Tolerancia ( mm.)

> 4 ½”

+ 1.00, -0.50% D

< 4 ½”

+ 0.79%


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Diámetro externo y Espesor de pared • Tolerancia del Peso Para la tubería de revestimiento con refuerzo (upset), las tolerancias permitidas en el cuerpo 5” por debajo de refuerzo son (API Spec. 5CT): Diámetro Externo de la Tubería

Tolerancia ( mm.)

desde 5 ½” hasta 8 5/8”

+ 3.18, -0.0.75% D

> 8 5/8”

+ 3.97, -0.75% D


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Diámetro externo y Espesor de pared •

Tolerancia del Espesor de pared La tolerancia permitida para la tubería sin refuerzo según el API es de -12.5%.


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Diámetro externo y Espesor de pared •

Tolerancia del Espesor de pared La tolerancia permitida para la tubería con refuerzo según el API es de -12.5%.


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Peso ajustado de los tubulares •

El peso ajustado de la tubería de revestimiento se calcula mediante la formula:

WL = ( Wpe x L ) + ew donde : WL = Peso ajustado (calculado) por longitud del tramo ,L, (lb.) Wpe = Peso del tubo con extremos lisos (lbs /pie.) L = Longitud total del tramo, incluyendo los extremos (pies) ew = peso ganado o perdido por la rosca (lbs). Todos estos valores podrán ser encontrados en la tabla 20 de la sección 8 del API Spec. 5CT.


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento •

Fórmula del API para el peso ajustado:


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Peso ajustado de los tubulares •

Tolerancia en el Peso Las normas API 5CT especifican: • Para longitudes sencillas + 6.5% , -3.5%

• Para cargas de 40,000 lbs. o más

-1.75%

• Para cargas menores de 40,000 lbs. - 3.5%



Grados del Acero – Codificación por colores según API 5CT/ISO 11960



Grados del Acero – Codificación por colores según API 5CT/ISO 11960


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Grados del Acero • El API define nueve grados de acero: H40 – J55 – K55 – C75 – L80 – N80 – C95 – P110 – Q125

Propiedades mecánicas y físicas definidas por : • Composición química del acero • Tratamiento de calor que recibe durante su fabricación • Número designaciones: esfuerzo de resistencia o cedencia, en miles de psi • Carta de designación: tipo de acero y tratamiento recibido durante su fabricación. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 23/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Grados del Acero •

Niveles de servicio • Los tubulares usados en la industria se clasifican de acuerdo con las condiciones de servicio • Nivel 1: Grados H-40, J-55, K-55 y N-80 • Servicio Dulce o Cantidad Limitada de H2S • Presiones < 5,000 psi • Nivel 2: Grados M65, L80, C90, C95 y T95 • Presión >10M con contenido de H2S limitado • Baja Presión y contenido de H2S elevado Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 24/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Grados del Acero •

Niveles de servicio • Nivel 3: Grado P-110 • Bajo contenido de H2S; • Alta Temperatura /Alta Presión •Nivel 4: Grados por encima del nivel 3 como Q125 • Aplicaciones HP con alto contenido de H2S Los tramos de tubería pueden rastrearse muy fácilmente por el número de serie para todo el trabajo. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 25/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Grados del Acero • El material de acero crudo que se usa para fabricar la tubería de revestimiento no tiene una micro estructura definida. • La micro estructura del acero y las propiedades mecánicas se pueden mejorar en gran medida con la adición de aleaciones especiales y por tratamiento térmico. • De esta forma, los diferentes grados de tubería de revestimiento se pueden fabricar para adaptarse a las diferentes situaciones de perforación.


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Grados del Acero Las tablas 2 y 3 del API Spec. 5CT muestran la composición metalúrgica y las propiedades mecánicos para cada uno de los grados de acero.



Grados del Acero

Las tablas 2 y 3 del API Spec. 5CT muestran los requerimientos químicos y mecánicos para cada uno de los grados de tubería.



Grados del Acero


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Grados del Acero V150: No es un grado API. Rango de cedencia 150,000 a 180,000 psi. Resistencia mínima a la tensión de160,000 psi. No se puede usar para H2S a ninguna temperatura.


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de conexión Conexiones API

Redonda

Buttress

Conexiones Premium

Extremeline

Lisos acoplados

Recalcados


Formados

Lisos

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de conexión •

Conexiones API • • •

•

Rosca Redonda STC (Corta) ó LTC (Larga) Rosca Buttress, BTC (“BCN”) Rosca Extremeline, XL (integral)

Conexiones Premium (del fabricante) • • • •

Hydril Manesman VAM Etc. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 32/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de conexión • Conexiones API

• Rosca redonda


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones API • Rosca redonda – Características: • Ocho hilos o cuerdas redondas por pulgada • Perfil en forma de V con un ángulo de 60 grados • Ahusamiento de la rosca de ¾” por pié de diámetro • Cresta y raíces truncados con un radio, proporcionando un claro creciente de aproximadamente 0.003 pulgadas • Presenta trayectoria de fuga • No recomendada para aplicaciones con gas • Longitud de enganche muy corta y perfil delicado. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 34/93


6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de conexión

• Conexiones API • Rosca redonda


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones API • Rosca Buttress – Características: • Rosca de forma trapezoidal, con cinco hilos por pulgada • Ahusamiento: • ¾” para OD < 7 5/8” • 1” para OD > 7 5/8” • La rosca trapezoidal tiene la capacidad de transmitir cargas axiales mayores que la rosca redonda API 8. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 36/93

6. Tuberías de Revestimiento • Tipos de conexión • Conexiones API • Rosca Buttress


6. Tuberías de Revestimiento • Tipos de conexión

• Conexiones API

• Rosca Buttress


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones API • Rosca Buttress – Características • Mayor probabilidad de fuga que en la rosca redonda • Menor resistencia al estallido que en la redonda • Fuerte para cargas axiales o de flexión • Propensa a montarse o trabarse • No funciona bien en compresión • Las roscas perfectas se ubican en la nariz del piñón Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 39/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones API • Rosca Extremeline


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones API • Rosca Extremeline – Características • No presenta fugas siempre que la fuerza de fricción de enrosque sea mayor que la de presión interna • El sello está ubicado en la punta del piñón • No pierde fuerza de sellado en compresión ni en flexión • Piñón propenso al dañó por impacto • No se monta o atasca al enroscarse debido a la tolerancia en los hilos Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 41/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión

• Conexiones API • Rosca Extremeline


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones Premium • Roscas de alto desempeño • Tolerancias dimensionales más estrictas que las API • Diferentes ángulos en los flancos de los hilos • Mejor resistencia mecánica a la tensión, compresión y flexión • Hombro de torsión en los hilos que absorbe entre el 15% y el 85% del valor del apriete • Sello metal – metal para asegurar hermeticidad bajo condiciones extremas • Requieren de la colocación del apriete exacto para garantizar sello Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 43/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión

• Conexiones premiun •Buttress mejorada


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones premiun - Interpretación del gráfico de apriete


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones premiun - Interpretación del gráfico de apriete •Gráficas de apriete aceptables



6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones premiun - Interpretación del gráfico de apriete •Gráficas de apriete rechazadas



6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones premiun - Interpretación del gráfico de apriete •Gráficas de apriete rechazadas



6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones premiun - Tipos de roscas • Tubos Lisos Acoplados (Threaded and Coupled) Roscas maquinadas sobre tubo liso unidas por un acople. Ejemplos: TenarisBlue®, AMS, MVAM, VAM TOP, HD563,

• Tubos Recalcados con acople integral (Up Set) Roscas maquinadas en tubo con mayor espesor en uno o ambos extremos Ejemplos: Tenaris PJD™, XL, VAMFIT, VAMACEXS, HD533, RTS



6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Conexiones premiun - Tipos de roscas • Tubo con conexión integral “Formada” (Near Flush) Roscas maquinadas en el tubo con el piñón “cerrado” y la caja “expandida en frío” Ejemplos: TenarisBlue® Near Flush, ANJO, HDSLX, SLIJII

• Tubos con conexión integral “Lisa” (Flush) Roscas maquinadas en los extremos lisos del tubo y unidas sin utilizar acoples Ejemplos: VAMFJL, HD511, STL, HDL


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión La selección de una conexión adecuada debe basarse en la aplicación, el desempeño requerido y el costo. La siguiente tabla puede servir de guía general para saber si se deben usar roscas API o Premium. • Revestimiento de producción Liquidos

Roscas API

<5000 psi>

Roscas Premium

Gas

Roscas API

<3500 psi>

Roscas Premium


6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Tipos de Conexión • Revestimientos de Superficie e Intermedio • Si la presión diferencial a través de la conexión es > 7,500 psi, se recomienda utilizar roscas premium • Se pueden utilizar roscas API con diseño mejorado pero el sellado no es muy confiable • La norma API 5C2 indica los valores de resistencia a fugas para las conexiones API Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 52/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.4. Especificaciones de la Tubería de Revestimiento • Longitud del tramo (Rango) El API ha especificado tres rangos para la longitud de las tuberías. RANGO

LONGITUD (pies)

LONGITUD PROM. (pies)

1

16 – 25

22

2

25 – 34

31

3

> 34

42


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas 1. Resistencia a la Tensión 2. Resistencia al Estallido 3. Resistencia al Colapso 4. Resistencia a la Torsión Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 54/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Resistencia a la Tensión •

Esfuerzo de Cedencia • Cuando un espécimen de acero se carga por tensión, ocurre un incremento en su longitud • Una gráfica típica de la elongación contra la carga aplicada se muestra a continuación


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Esfuerzo de Cedencia Carga graficada contra elongación (o contracción) RESISTENCIA FINAL A LATENSIÓN PUNTO DE CEDENCIA

RUPTURA

B

A

CARGA

LÍMITE ELÁSTICO

C

0

ELONGACIÓN Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 56/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Esfuerzo de Cedencia El API define el esfuerzo de cedencia como el esfuerzo de tensión que se requiere para producir una elongación total de 0.5% por unidad de longitud de un espécimen de prueba

Para los grados P- 105 y P- 110 la elongación total de la longitud es de 0.6%.


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Esfuerzo de Cedencia del cuerpo del tubular El API define el punto de cedencia como el producto del área transversal por el valor de cedencia mínima para cada grado en particular Py = 0.7854 (D2 – d2) Yp donde: Py = esfuerzo de cedencia del cuerpo del tubo (psi) Yp = esfuerzo mínimo de cedencia del tubo (psi) D = diámetro externo nominal (pulg.) d = diámetro interno nominal (pulg.) Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 58/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas •

Valores de Cedencia para Tubulares API.

“Pruebas realizadas en un espécimen de área seccional mayor de 0.75 in2”

Grado

Resistencia a la Cedencia (psi)

(%) de elongación mínima para la ruptura

API

Mínimo

Máximo

H-40

40,000

80,000

29.5

J-55

55,000

80,000

24.0

K-55

55,000

80,000

19.5

C-75

75,000

90,000

19.5

L-80

80,000

95,000

19.5

N-80

80,000

110,000

18.5

C-90

90,000

105,000

18.5

C-95

95,000

110,000

18.0

P-110

110,000

140,000

15.0


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas

• Resistencia al Estallido La resistencia al estallido se define como el valor de la presión interna que se requiere para hacer que el acero ceda. La falla por estallido se presenta por rompimiento del cuerpo de la tubería o por fugas en los acoples


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Resistencia al Estallido La presión interna de cedencia de la tubería de revestimiento se calcula usando la siguiente fórmula : P = presión mínima de cedencia interna (psi) Yp = punto mínimo de cedencia del tubo (psi) t = espesor nominal de pared (pulg.) D = diámetro nominal del tubo (pulg.)

El factor de 0.875 corresponde a la máxima tolerancia permitida en el espesor de pared (’12.5%). Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 61/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Resistencia al Estallido - Ejercicio •Calcular la presión de estallido para un tubo de revestimiento de 20”, K-55 con un espesor nominal de pared de 0.635” y un peso nominal de 133 lbf/pie. •

Solución el punto de cedencia mínima de K-55 es 55,000 psi Pbr = 0.875 (2)(55,000)(0.635)/20 = 3,056 psi “Valor calculado para tubería sin contrapresión externa” Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 62/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas 2. Resistencia al Colapso

La resistencia al colapso se define como la presión externa que se requiere para sumir un espécimen de tubería de revestimiento.


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas Fallas por Colapso


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Tipos de Colapso • Colapso por Cedencia • Colapso Plástico • Colapso de transición • Colapso Elástico


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso por Cedencia •

Presión externa que genera un punto de cedencia en la pared interna del tubo (lo contrario de estallido). se define por la siguiente fórmula

•

Se aplica para valores D/t que se interceptan con sus similares para el colapso plástico.


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso por Cedencia


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso Plástico • Se basa en una curva de regresión ajustada a los datos de 2,488 pruebas hechas en especímenes de revestimientos K-55, N-80 y P-110 en 1,963

• Los valores A, B y C se midieron y extrapolaron para otras resistencias en tuberías de revestimiento.


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso Plástico


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso de Transición •

Básicamente un ajuste para llenar la brecha entre las formas de curva plástica y de curva elástica. Es una medida totalmente empírica.

·

F y G son ajustes de curva de A, B y C


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso de Transición


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso Elástico Se deriva clásicamente de la teoría elástica por Clinedinst en 1939


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Colapso Elástico


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Resistencia al colapso - Ejercicio • Calcular la presión de colapso para un tubo de revestimiento de 20”, K-55 con un espesor nominal de pared de 0.635” y un peso nominal de 133 lbf/pie.

•

Solución Relación (D/t) = 20”/0.635 = 31.496 de la tabla 4 podemos apreciar que la relación cae dentro del colapso de transición, por tanto: PT = 55,000 ((1.989/31.496)-0.036) = 1,493 psi. Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 74/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Propiedades de Resistencia de los Tubulares El API especifica los requerimientos mínimos para la manufactura de la tubería de revestimiento. Los fabricantes pueden producir tubería de revestimiento de acuerdo con sus propias especificaciones siempre y cuando cumplan las especificaciones mínimas del API. Los requerimientos del API para tuberías de revestimiento y producción están dados en el boletín 5CT, para tubería de línea en el Boletín 5L y para tubería de perforación en el Boletín 5D


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Propiedades de Resistencia de los Tubulares Ejercicio Calcular la resistencia al estallido, a la tensión y al colapso en el cuerpo del tubo para un revestimiento de 7” OD, 32#, L-80 para las tolerancias dimensionales promedio y nominal discutidas anteriormente, utilizando las fórmulas de API


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Propiedades de Resistencia •

Solución al ejercicio 1. Resistencia al estallido P = 0.875 (2Ypt/D) = 0.875 (2 x 80,000 x 0.453 / 7) = 9,060 psi. 2. Resistencia a la tensión Py = 0.785 (D2 – d2) Yp = 0.875 x (49 – 37.14) x 80,000 = 830,000 lbs. 3. Resistencia al colapso D/t = 7/0.453 = 15.452 corresponde a colapso plástico Pp = Yp (A/(D/t)-B) – C = 80,000 x ((3.071/15.452) – 0.0667) – 1955 = 8600 psi Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 77/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas

Colapso Biaxial


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas Interacción de Fuerzas sobre el revestimiento


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas Interacción de Fuerzas sobre el revestimiento


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Efectos de la Tensión sobre el Colapso y el Estallido

• La Tensión reduce la resistencia al Colapso. Si la tensión no está presente, la resistencia al colapso será mayor que lo diseñado

• La Tensión incrementa la resistencia al Estallido. Si la Tensión no estuviera ahí el estallido sería menor que lo diseñado


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Reducción de la Cedencia según el API El API usa la siguiente fórmula para la reducción


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Reducción de Cedencia Biaxial •

Ejercicio

•

Una sarta de 10,000 pies de revestimiento de 7” OD, 32#, L-80 está suspendida en un pozo vertical lleno de aire. Calcular la resistencia nominal al colapso, en la parte superior, a 5,000 pies y en el fondo.



Reducción de Cedencia Biaxial

•

Solución • En la parte superior = (1 - 0.75 x ((38.3x10,000)/661,000)2)0.5 – (0.5(38.3x10,000)/661,000) =

Ycorr Ynom

= 0.57 => Ycorr = 0.57 x 80,000 = 46,000 psi

Pp = Yp (A/(D/t)-B) – C = 46,000 x ((3.071/15.452) – 0.0667) – 1955 = 4,100 psi




•

Solución • @ 5000 pies = (1 - 0.75 x ((38.3x5,000)/661,000)2)0.5 – (0.5(38.3x5,000)/661,000) =

Ycorr Ynom

= 0.792 => Ycorr = 0.792 x 80,000 = 63,300 psi

Pp = Yp (A/(D/t)-B) – C = 63,300 x ((3.071/15.452) – 0.0667) – 1955 = 6,400 psi




•

Solución • En el fondo = (1 - 0.75 x ((38.3x0)/661,000)2)0.5 – (0.5(38.3x0)/661,000) =

Ycorr Ynom

= 1 => Ycorr = 1 x 80,000 = 80,000 psi

Pp = Yp (A/(D/t)-B) – C = 80,000 x ((3.071/15.452) – 0.0667) – 1955 = 8,600 psi


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Efectos de la Temperatura • Las altas temperaturas tienen el efecto de reducir el módulo de elasticidad y a su vez el punto de cedencia de la tubería de revestimiento. • Diferentes grados de tubería de revestimiento se ven afectados en forma distinta por los efectos de la alta temperatura. • A mayor grado del acero, mayor será la reducción en el punto de cedencia debido a las altas temperaturas. • Para algunos autores el Punto de Cedencia, Yp se reduce 0.3% por cada ºF por encima de 212º F (δ/δcorr) = 1 – 0.0003 (T – 212) Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 87/93


Desgaste de la Tubería de Revestimiento


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Desgaste de la Tubería de Revestimiento • Causas del desgaste • Contacto con la tubería de perforación (rotando o corriendo) • Arrastre de la barrena dentro del revestimiento • Contacto con herramientas corridas con cable • Contacto con fluidos corrosivos • Abrasión de los sólidos contenidos en los lodos de perforación (especialmente arena). • Contacto con las paredes del pozo (patas de perro, etc.) Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 89/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Desgaste de la Tubería de Revestimiento • Mecanismos de desgaste • Desgaste por fatiga

• Concentración de esfuerzos mayores a los estipulados para el material

• Desgaste abrasivo

• Causado por partículas sólidas presentes en la zona de rozamiento

• Desgaste erosivo

• Causado por una corriente de partículas abrasivas


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Desgaste de la Tubería de Revestimiento • Mecanismos de desgaste • Desgaste por corrosión

• Causado por la influencia del ambiente circundante

• Desgaste por frotación

• Suma de las cuatro formas de desgaste anterior

• Desgaste adhesivo

• Transferencia de material de una a otra superficie durante su movimiento relativo especialmente en soldaduras.


6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Desgaste de la Tubería de Revestimiento • Consecuencias del desgaste • Reducción de las propiedades mecánicas del tubular • Perdidas abruptas de circulación • Altos costos de operación por pescas y/o reparaciones • Invasión de fluidos indeseados • Disminución de la producción • Taponamiento de los revestimientos por sólidos Revisión de Equipos, Herramientas y Cálculos de Perforación 92/93

6. Tuberías de Revestimiento 6.5. Propiedades Mecánicas • Desgaste de la Tubería de Revestimiento • Control del desgaste • Diseño del pozo • Patas de perro, trayectoria direccional, • Largas secciones de agujero descubierto • Tipo de lodo • base agua, base aceite, alto contenido de sólidos, bajo peso. • Tipo de acero del revestimiento • Tiempo de exposición a ambientes agrios, fluidos salados, CO2, • Ayudas mecánicas • Bujes de desgaste, protectores, centralizadores.


06 Tuberías de Revestimiento

Recommend Documents