colgador de liner expandible.docx

PROYECTO DE INVESTIGACION Título

Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación

Nombres y Apellidos

Autor/es Fecha Carrera Asignatura Grupo Docente Periodo Académico Subsede

Aduviri Saavedra Michael Ramos Franco Alberto 28/11/2016

Código de estudiantes 201306035 201205930

Ing. En Gas y Petróleo Probabilidad Y Estadística A Ing. Jara 02/semestre Cochabamba Copyright © (2016) por (Michael y Alberto). Todos los derechos reservados. .

Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto RESUMEN:

El presente trabajo tiene como objetivo principal determinar mediante un análisis comparativo entre la corrida de liner con sistemas de colgadores de liner convencionales (mecánicos e hidráulicas) y sistemas de colgadores de liner expandibles, las ventajas de los sistemas de liner expandibles respecto de los convencionales, nosotros tenemos normalmente cuando terminamos un pozo, en la última fase bajamos un liner para evitarnos bajar una cañería de su superficie. Este liner o pedazo de caising en la parte superior tiene un colgador y este colgador de manera convencional hasta el momento es similar a un packer y tiene cuñas que se agarran del ultimo caising que bajaste y por la parte superior tiene una unidad de sellos que le llamamos TOP PACKER, y aca en Bolivia actualmente casi todos los pozos trabajan con colgadores de liner convencional porque aún no llegan a confiar en esta nueva herramienta, entonces en este trabajo lo que vamos hacer es comparar, diferenciar entre el liner convencional y la herramienta versaflex, ver qué tanto influye el problema de

ECD “la

densidad equivalente de circulación” y ver que herramienta es conveniente utilizar en el momento de realizar la operación de cementación primaria. Palabras clave: Economizar costos, evitar fracturas fracturas o microfracturas en la formación, etc.

ABSTRACT: The main objective of the present work is to determine the advantages of liner systems that are expandable with conventional liner systems with conventional liner hangers (mechanical and hydraulic) and expandable liner systems. We normally have when we finish a well, in the last phase we lower a liner to avoid lowering a pipe from its surface. This liner or piece of caising on the top has a hanger and this hanger in a conventional way so far is similar to a packer and has wedges that grab the last caising that you lowered and the top has a unit of stamps that you We call TOP PACKER, and here in Bolivia at the moment almost all the wells work with conventional liner hangers because they still do not come to trust this new tool, then in this work what we are going to do is to compare, to differentiate between the conventional liner and the tool versaflex , See how much the ECD problem influences "the equivalent density of circulation" and see which tool is convenient to use at the time of performing the primary cementing cementing operation. operation.

Key words: Saving costs, avoiding fractures or microfractures in training, etc.

2 Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo

Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto

ÍNDICE Introduccion ................................................................................................................. 5 Capitulo 1. Planteamiento Del Problema .............................................. ....................... 6 1.1.

Formulacion Del Problema .................................................. ....................... 6

1.2.

Objetivos.................................................... ..................................................................................................... ................................................. 6

1.2.1.

Objetivo General ..................................................... ..................................................................................... ................................ 6

1.2.2.

Objetivos Específicos ............................................................................. 6

1.3.

Justificacion ........................................................ ................................................................................................ ........................................ 6

1.3.1.

Justificación Académica ................................................. ....................... 6

1.3.2.

Justificación Económica ......................................................................... 7

1.3.3.

Justificación Técnica ............................................... ................................ 7

1.4.

Plantamiento De Hipotesis ......................................................................... 7

Capitulo 2. Marco Teorico .................................................. ......................................... 8 2.1.

Definicion De Colgador De Liner .............................................................. 8

2.2.

Clasificacion De Colgadores De Liner Convencionales ............................ 8

2.3.

Colgadores De Liner Mecánicos ................................................................ 8

2.3.1.

Aplicaciones ................................................... ......................................... 9

2.3.2.

Características Y Beneficios ..................................................... ................................................................... .............. 9

2.4. 2.4.1.

Colgadores De Liner Hidráulicos ................................................. .............. 9 Aplicación De Un Colgador De Liner Hidráulico (Caso Específico)... 10

2.5.

Fallas Típicas Con Colgadores Convencionales ...................................... 10

2.6.

Revestidores Con Colgadores De Liner Expandibles............................... 11

2.6.1.

Colgadores De Liner Como Opción Operativa ..................................... 1 2

2.6.2.

Caracteristicas Del Colgador De Liner Expandible Ex pandible .............................. 13

2.6.3.

Tecnologia Tubular Expandible ................................................ ............ 14 3

Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo

Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto 2.6.4.

Proceso De Expansion .......................................................................... 14

2.6.5.

Trabajo En Frio .............................................. ....................................... 16

2.6.6.

Conexiones Expandibles. ................................................. ..................... 17

2.7.

Sistema De Colgador De Liner Expandible ............................................. 18

2.7.1.

Equipos Del Sistema De Colgadores De Liner Expandible.................. 19

2.7.2.

Secuencia Operativa General Del Colgador De Liner Expandible ....... 20

2.7.3.

Ventajas Y Beneficios Del Colgador De Liner Expandible5 ............... 22

2.7.4.

Consideraciones De Diseño De Sistemas De Elh ................................. 22

2.7.5.

Especificaciones Del Sistema ............................................................... 22

Capitulo 3. Metodo .................................................................................................... 24 3.1.

Tipo De Investigacion .............................................................................. 24

3.2.

Operacionalizacion De Variables ............................................................. 24

3.3.

Tecnicas De Investigacion ................................................... ..................... 24

3.4.

Cronograma De Actividades Por Realizar................................................ 25

Capitulo 4. Resultados Y Discusion .......................................................................... 26 Capitulo 5. Conclusiones ........................................................................................... 31



INTRODUCCION Las operaciones de perforación tienen como objetivo perforar un pozo de petróleo o gas de la manera más rápida y segura hasta alcanzar la formación, realizándola por etapas. Para proteger el pozo de derrumbes, filtraciones o cualquier otro problema propio de la perforación, se pegan a las paredes del pozo, por etapas, tuberías de revestimiento con un cemento especial que se inyecta a través de la misma tubería y se desplaza en ascenso por el espacio anular donde se solidifica, de tal manera que el tamaño del pozo en la parte superior es ancho y en las partes inferiores cada vez más angosto, donde se espera encontrar hidrocarburos líquidos o gaseosos, poniendo así en contacto la formación hidrocarburifera con las instalaciones de superficie; permitiendo obtener los hidrocarburos que el yacimiento pudiera con tener. El uso de herramientas para colgar liner ha tenido varias décadas de estudio y cuenta cada vez más con el desarrollo de nuevos materiales que favorecen la elaboración de estas piezas. Algunos de estos materiales son los aceros expandibles y los elastómeros, los cuales pueden ser fácilmente moldeados y son parte fundamental de los colgadores de liner expandible, tema de estudio en el presente proyecto. Los colgadores de liner expandibles, motivo de estudio del presente trabajo, los cuales con su nueva e innovadora tecnología buscan básicamente reducir las fallas asociadas con las instalaciones de liner en pozos, ya sean verticales o desviados, y de esta manera optimizar procesos en rentabilidad y ejecución. Por tanto, este trabajo busca realizar un estudio aplicado de este tipo de colgadores de liner, analizando sus características principales, aplicaciones específicas, y su comportamiento durante la instalación y cementación, incluyendo ventajas y posibles inconvenientes que pudiesen presentar durante su uso ante otros colgadores de liner.



CAPITULO 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Un problema común en la industria petrolera es la mala cementación, la cual es un problema grande al momento de bajar un liner y eso implica hacer las operaciones de remediación, que quiere decir volver a cementar, tener que balear la parte donde está sin cemento y tener que meter el cemento a presión osea cementación forzada y eso es otro costo, otro tiempo y plata desperdiciada.

1.1. FORMULACION DEL PROBLEMA ¿El uso de los colgadores de liner expandible “Versa Flex” podrán mejorar la cementación del liner y minimizar costos en la perforación de un pozo?

1.2.OBJETIVOS 1.2.1. OBJETIVO GENERAL Poder realizar una operación de cementación primaria exitosa con el uso de esta nueva tecnología “colgadores de liner expandibles o Versa Flex”

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Indicar la diferencia entre el sistema de liner convencionales y sistemas de liner expandibles.



Determinar las ventajas que proporciona el sistema de liner expandible.



Analizar si el uso del liner expandible es económicamente rentable.



Enunciar las características del sistema de liner expandible.

1.3.JUSTIFICACION 1.3.1. JUSTIFICACIÓN ACADÉMICA La investigación de proyectos de investigación es importante, en este caso pretendiendo conocer más ampliamente sobre los colgadores expandibles para liner, siendo muy importante para una buena cementación y asentamiento de un liner.



1.3.2. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA El presupuesto del proyecto de investigación será asumido por los integrantes del grupo, debido a que el proyecto sirve para el conocimiento y aprendizaje de los estudiantes y toda persona interesada en conocer en qué consisten los colgadores expansibles de liner.

1.3.3. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA Para la elaboración del proyecto de investigación se utilizara la información obtenida mediante el uso de internet, analizando diferentes sitios web que sirven para ampliar el conocimiento y aprendizaje de los estudiantes. Por lo tanto el proyecto de investigación que se pretende realizar es factible de realizarlo, ya que se cuenta con la información necesaria obtenida. Cabe recalcar que el presente proyecto servirá como conocimiento educativo para los estudiantes de la carrera de ingeniería en gas y petróleo.

1.4. PLANTAMIENTO DE HIPOTESIS



CAPITULO 2. MARCO TEORICO 2.1. DEFINICION DE COLGADOR DE LINER Un colgador de liner es una herramienta utilizada para colgar una tubería de revestimiento dentro de otra, previo a la etapa de cementación del pozo. Sus dos funciones básicas son lograr un adecuado anclaje con el resto de la tubería evitando fallas en la herramienta y alcanzar la profundidad de asentamiento adecuada sin afectar la integridad del cemento en el tope del liner. Un colgador de Liner es un equipo con cuñas dentadas que se deslizan al frente de los conos para lograr agarre con la pared del revestimiento, lo cual permite suspender al liner. Sostiene el tramo suspendido de la Tubería de Revestimiento en tensión para impedir el pandeo de la tubería hasta que el cemento quede fraguado. La mayoría de los colgadores de liner se colocan con un aparato mecánico o hidráulico.

2.2.CLASIFICACION DE COLGADORES DE LINER CONVENCIONALES Los colgadores de liner son clasificados generalmente de acuerdo a su mecanismo de asentamiento, es hidráulico o mecánico. Pero así mismo, estos colgadores pueden ser definidos de una manera más específica por otras características o condiciones únicas, tales como el número de conos y la habilidad de rotar después que el colgador ha sido asentado.

2.3. COLGADORES DE LINER MECÁNICOS Un colgador de liner mecánico es asentado mediante la manipulación de la sarta. Este mecanismo de asentamiento es el más sencillo para un colgador de liner y es denominado el mecanismo J. el proceso consiste en el levantamiento del colgador y su rotación en la dirección de asentamiento (generalmente a su derecha), para luego ser descargado el peso en el colgador y así lograr el asentamiento. Adicionalmente este colgador posee un centralizador giratorio en su parte inferior que le permite centrarse y así ayudar en la operación de circulación del cemento y facilitar el giro de la herramienta en el momento del asentamiento. Su sistema de cuñas con insertos de la herramienta trabaja sobre un cono y ofrecen una superficie de contacto amplia y segura;


Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto diseñado además para soportar las tensiones necesarias cuando el liner es de longitud considerable, y así mismo contemplando una amplia área de circulación libre de restricciones.

2.3.1. APLICACIONES Sus aplicaciones están relacionadas con la extensión de la tubería de revestimiento

2.3.2. CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS Esta clase de colgador ofrece características destacables como la fijación mecánica, múltiples opciones de configuración (Niple de sello, camisa de extensión), accesorios de flotación, cierres insertables y fácilmente reperforables y mandril construido con material de las mismas especificaciones que el liner. Asimismo, estos colgadores ofrecen una gran ventaja sobre los modelos hidráulicos, ya que no cuentan con la presencia de un puerto en sus sistemas para transmitir la presión de asentamiento. Pero también la principal desventaja de los colgadores de liner mecánicos es su dificultad para ser manejados en pozos desviados y/o extremadamente profundos. Así como, la manipulación del liner con el drill pipe a través de espacios estrechos y su asentamiento al ser desplegados en fondo puede causar problemas operacionales. Otro inconveniente que estos colgadores de liner convencionales presentan es debido a la rotación de la herramienta durante la corrida, ya que esta puede ser problemática al dañar el mecanismo de asentamiento (dragspring). Además, si no llegase a presentarse inconvenientes con el asentamiento de estos colgadores, se esperaría muy probablemente un atascamiento.

2.4. COLGADORES DE LINER HIDRÁULICOS Este tipo de colgadores de liner son asentados mediante un diferencial de presión hidráulico tal como su nombre lo indica. Para impedir que un colgador se asiente durante la operación, la presión no debe superar la registrada para el corte de los pines de seguridad; usualmente se trabaja con una presión de circulación a un 50% de la requerida para asentarlo. El procedimiento típico para asentar el sistema es enviar una bola desde superficie que llegue hasta la válvula de asentamiento (landing collar), con el fin de impedir el paso de circulación del lodo e incrementar la presión, generando de esta manera el desplazamiento del cono en 9 Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo

Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto forma ascendente. Este a su vez acciona las cuñas con insertos, las cuales se adhieren al diámetro interior del casing.Cuando se supera la presión de resistencia de los pines de seguridad estos derompen y se desplaza la válvula de asentamiento de la bola (landing collar) hastallegar al zapato flotador, restableciéndose así la circulación del lodo y provocandouna disminución de la presión en el sistema. La ventaja de los colgadores de liner hidráulicos sobre los modelos mecánicos, es que estos pueden ser asentados en pozos altamente desviados y a grandes profundidades, ya que dichos factores son los que influyen principalmente en el asentamiento del colgador. Y es así como a diferencia de los colgadores de liner mecánicos, los hidráulicos no tienen ningún inconveniente relacionado con los efectos de torque y arrastre de la tubería ya que presentan mecanismos que les permiten rotar.Muchas de las compañías prestadoras de servicios que trabajan este tipo de herramientas son reconocidas por su innovación en este tipo de tecnología.

2.4.1. APLICACIÓN DE UN COLGADOR DE LINER HIDRÁULICO. De acuerdo a datos recopilados de empresas prestadoras de servicios en el sector de hidrocarburos, se presentan a continuación las especificaciones para un Colgador Hidráulico de Alta Resistencia, Deslizable y Rotativo con Empaque en la Parte Superior del Liner. Se debe aclarar que la siguiente información corresponde a un caso particular con aplicabilidad en la industria, pero más allá de eso, se pretende contribuir como una referencia práctica acerca de este tipo de colgador de liner. Dicha herramienta consta de las siguientes piezas: 

Un empaque superior de liner con adaptador integral de asentamiento.



Un colgador de liner hidráulico rotativo.



Una válvula de asentamiento o landing collar.



Una válvula doble, collar flotador o float collar.



Una válvula doble, zapato flotador o floatshoe.

2.5. FALLAS TÍPICAS CON COLGADORES CONVENCIONALES 

El liner no llega a fondo



El colgador se asienta en el viaje



El colgador no fija



Flujo tortuoso al fijar el liner 10


Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto 

El Setting Tool no se libera



El empaquetador no sostiene presión



El colgador no se mueve durante la cementación.

2.6. REVESTIDORES CON COLGADORES DE LINER EXPANDIBLES Uno de los problemas históricamente más comunes en el completamiento de pozos, has sido siempre las fallas asociadas al tope del liner, las cuales surgen generalmente por infructuosa instalación de este mismo. Esto fue corroborado inicialmente, en un estudio practico que se desarrolló en el golfo de México en 1999, el cual identifico serios problemas asociados con la parte superior del liner a consecuencia del survey, arrojando que las principales fallas asociadas a esta herramienta eran: 

Integridad del tope liner (LapSqueezes)



Empaque/ colgador/ centralizador / fallas de asentamiento/ fallas de sello.



Integridad de zapato.

Además, se determinó que se requiere un esfuerzo de operación para asegurar hidráulicamente el tope del liner. El método empleado aun en la actualidad para corregir estas fallas, incluye usualmente la realización de cementación forzada (squeeze) después de la cementación primaria, asi como tambíen una segunda corrida para hacer aislamiento en el tope liner y técnicas de asentamiento de este mismo. Pero dado, que esto requiere tiempo, lo cual implica gastos, la mayoría de los desarrollos en tecnologías convencionales hoy en dia están enfocados en la mejora de las siguientes características, ya que son ellas las que incrementan el riesgo en el tope del liner y la posible falla de instalación del mismo. Dichas características están relacionadas con la corrida y el asentamiento de equipos mecánicos y son: 

Cuñas múltiples.



Partes donde el fluido circula de manera tortuosa.



Puertos hidráulicos expuestos potencial de múltiples fugas en el recorrido. 11



Reducción del diámetro de trabajo.

Estos riesgos pueden ser minimizados y en algunos casos eliminados con la utilización de nuevas tecnologías probadas en campo. Sin embargo, aun conociendo la solución de estas fallas, realizarlas involucraría una gran cantidad de tiempo no productivo, por ende, un aumento significativo de los costos e incluso la pérdida del pozo. Es por ello que es desarrollo de la tecnología del colgador de liner expandible se hizo teniendo en cuenta los problemas anteriores en los cuales los colgadores de liner convencionales han fallado, y los resultados han superado las expectativas, realizándose trabajos exitosos y reduciendo el tiempo de los mismos, lo cual se transforma en beneficios no solo técnicos si no también económicos. Básicamente, lo que hace único al colgador de liner expandible es que cuenta con un diseño sencillo, ya que si, el colgador es solo una tubería con longitud entre 27 a 32 ft, dependiendo del número de elastómeros que posea. Estos elastómeros son bandas que se comprimen al casing que están colgando y además generan sello hidráulico. Además, estas bandas están vulcanizadas al cuerpo del colgador del liner, mientras que es este, se encuentra fabricado de una aleación especial, la cual al aplicarle cierto grado de presión por medio de la herramienta de asentamiento que funciona mediante presión hidráulica, llega a una expansión o deformación plástica convirtiendo a este tipo de colgador de liner en el mejor en su área.

2.6.1. COLGADORES DE LINER COMO OPCIÓN OPERATIVA Los factores principales que convierten al sistema de Colgador de Liner expandible en la mejor opción operativa y rentable a mediano plazo, son:

Simplicidad: Este sistema no usa partes movibles, cuñas o cargas para suspender el liner en el casing. Además, el riesgo de pre-asentamiento del colgador/empaque es eliminado y la distribución de esfuerzos en el soporte del casing es uniforme y los sitios potenciales de corrosión son eliminados.



Confiabilidad: Este colgador posee múltiples bandas de elastómeros que mantienen la integridad de la presión externa o interna, y prácticamente elimina la migración de gas en el tope del liner.

Integridad: Como una de sus características principales aumenta el diámetro externo del cuerpo del colgador permitiendo altos caudales de circulación durante los trabajos de cementación y minimizando los problemas de pack- off (empaquetamiento por ripios de perforación).

Versatilidad: El colgador de liner expandible está disponible para toda configuración de liner y casing conocidos en la industria.

Adaptabilidad: Este colgador/empaque puede ser combinado con diferentes equipos de completamiento existentes para proporcionar una mayor integridad en el tope del liner.

2.6.2. CARACTERISTICAS DEL COLGADOR DE LINER EXPANDIBLE Algunas de las características más importantes de las herramientas son: 

El colgador y el tope del empaque se consideran como una misma unidad, lo que contribuye a eliminar fugas por estas partes.



El diseño garantiza el sello del empaque entre el casing y el colgador, y permite altos caudales de circulación.



Presenta un gran espacio radial entre el cuerpo del colgador/empaque y el casing para correrlo y hacer circular grandes caudales de lechada de cemento.



Facilita el flujo de fluidos debido a la ausencia de cuñas y cilindros hidráulicos, cargas, etc.



Produce menos esfuerzos de carga y distribuye uniformemente las fuerzas en el soporte del casing dándole longitud de agarre al liner.





No perjudica el soporte del casing porque no tiene cuñas. El colgador/empaque actúa como un conjunto y es asentado con una herramienta de asentamiento llamada setting tool, eliminando potenciales fugas en las partes que actúan mecánicamente.



2.6.3. TECNOLOGIA TUBULAR EXPANDIBLE El concepto de tecnología tubular expandible es simplemente el “trabajo en frio del acero” en el fondo del hueco. La tecnología expandible es un sistema para incrementar el diámetro del casing liner o mallas de arena de un pozo de petróleo o gas. Generalmente, la expansión puede ser sobre el 25% de la base del diámetro de la tubería. Sin embargo, muchas aplicaciones de tubería de 3 1/2" a 16 in. Y requieren mucho menos que un 25% de expansión. Existen dos sistemas de expansión, como se puede notar en la figura 3.1 por medio de un cono solido expandible que provee una post expansión en el anular y el sistema de acoplamiento a la forma, eliminando cierta extensión en cualquier espacio anular, ambos sistemas son empujados hacia abajo forzando la tubería para expandir. Para este propósito, una herramienta que excede el diámetro interno de la tubería realiza expansión, porque es forzada a través de la tubería. Esta expansión se logra tanto hidráulicamente por la aplicación del lodo o mecánicamente, empujando la herramienta de expansión hacia el fondo. La expansión necesita ser confiable, cuando se expande bajo la superficie.

Figura 1: sistemas de expansión tubular.

2.6.4. PROCESO DE EXPANSION Los tubulares solidos empleados en aplicaciones expandibles, luego de cumplir los estrictos procesos de control de calidad, son roscados con una conexión apropiada desarrollada para mantener los sellos a través del proceso de expansión. Un cono es de la sarta de revestimiento de manera descendente o ascendente, según sea el caso, por medio de presión hidráulica diferencial o, si es necesario, se aplica una fuerza mecánica. 14 Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo


Figura 2: Junta Roscada Expandible.

Figura 3: Mandril o cono de expansión.

La fuerza hidráulica se aplica bombeando fluido a través de una sarta de tubería que se conecta al cono de expansión, tal como se aprecia en la figura 4, y la fuerza mecánica es aplicada por el aumento o disminución del peso sobre dicha tubería. Como ya se ha mencionado, el paso del cono de expansión expande el tubular hasta las dimensiones en un proceso de deformación plástica conocido como “ColdDrowing”.



Figura 4: Presión hidráulica transmitida al mandril de expansión.

La selección de los materiales apropiados para este ensamblaje es crucial, porlo que son seleccionados tomando en cuenta la ductilidad, resistencia al impacto y a los esfuerzos que estos serán sometidos. La herramienta básica de trabajo, el mandril, es sometida a altísimos esfuerzos en su superficie durante el proceso de expansión. La forma del cono y el material que lubrica la interfase entre el cono y el tubular también son aspectos determinantes para una operación exitosa.

2.6.5. TRABAJO EN FRIO Se considera como trabajo en frio toda operación donde la temperatura de trabajo de la herramienta no sobrepasa los 300 grados Centígrados. En este rango de temperatura (0 a 300 Grados), el acero tiene sus propiedades ideales; en la figura 4.5 se puede observar el cambio de forma durante una expansión del acero. 16 Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo


Figura 5: Proceso de deformación del acero.

2.6.6. CONEXIONES EXPANDIBLES. Mediante el proceso de investigación en tubulares expandibles, se realizaron pruebas de expansión para tuberías flexibles (“coiled tubing”) soldando una tubería de 31/2” y una tubería de 4”, y fueron sometidas a un proceso de expansión en condiciones de superficie, esta prueba resulto exitosa, aumentando la viabilidad del proceso de expansión de tubulares. Sin embargo, los investigadores visualizaron la necesidad de desarrollar un proceso que permitiera expandir las conexiones de los tubulares para que el sistema tuviese aplicación práctica en el campo. También se observó que un crítico en el éxito de tales procesos debería ser la capacidad de expandir conexiones que mantuvieran su integridad mecánica e hidráulica ante, durante y después del proceso de expansión. Una conexión tradicional de Casing o de tubería tiene dos funciones: una es la función mecánica o estructural de conectar dos secciones de tubulares: es sistema de conexión debe resistir todo tipo de cargas a las que será sometido el tubular durante su vida útil. La segunda función es contener las presiones, manteniendo un colchón de fluido sellado para contener las presiones tanto internas como externas, a las que el tubular es sometido. Es por ello que el perfil de las conexiones a ser utilizadas para tubulares expandibles también requiere consideraciones especiales.



2.7. SISTEMA DE COLGADOR DE LINER EXPANDIBLE La tecnología tubular expandible involucra un proceso que expande radialmente a la tubería dentro del pozo, especialmente en aquellos ambientes considerados de alto riesgo como los pozos profundos. El concepto de colgadores de liners expandibles se ve sencillo, pero el proceso completo es complejo e involucra muchos mecanismos fundamentales. Las soluciones que hoy día ofrece la tubería expandible están basadas en modelajes analíticos, pruebas de laboratorio y novedosos mecanismos de expansión. En su forma más simple, los sistemas tubulares expandibles involucran el trabajo en frío del acero en el fondo del pozo. Considerándose para este caso como trabajo en frío a toda operación donde la temperatura de trabajo de la herramienta no sobrepasa los 300 ºC. Un cono y un mandril en la que el cono está montado comprenden los componentes principales del sistema que mecánicamente y permanentemente deforman o expanden la tubería en un proceso de deformación plástica. La presión hidráulica aplicada directamente al conjunto mediante el bombeo de fluido a través de la sarta de trabajo que está conectada al conjunto, impulsa al conjunto a través de la tubería, logrando así la expansión de la tubería en su región plástica del material. De esta manera se reduce sensiblemente cualquier defecto del acero a la vez de que se incrementa su resistencia a la fractura. Donde las propiedades mecánicas de la tubería son especialmente críticas para un proceso de expansión exitosa (por ejemplo, la capacidad de estallido y la fuerza de tensión), tolerancias de fabricación de la tubería (por ejemplo, espesor de pared y ovalidad), el diseño tubular de conexión, el diseño del cono y la lubricidad entre el cono y la tubería a ser expandida. El sistema de colgador de liner expandible cuenta con todos los equipos y herramientas necesarias para la respectiva instalación con los más altos estándares en cuanto a perforación y producción. El cuerpo integrado del colgador/empaque y el receptáculo de la herramienta de asentamiento del colgador (TBR), son los componentes centrales de este sistema junto con el equipo de flotación. El objetivo de reducir partes móviles como el receptáculo de la herramienta de asentamiento es evitar la etapa de cementación remedial en el tope del liner. 18 Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo

Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto Las Herramientas de Asentamiento del Colgador de liner de tercera generación son llamadas “Herramientas de Alto Torque” debido al índice de torque de las herramientas diseñadas en 7”, 7 5/8” y 9 5/8”. El nombre lleva a una ligera equivocación debido a que sus rasgos principales son muchas de las características adicionales en sus diseños, tales como: alto índice de torque, asentamiento primario de flapper, manipulación mecánica para asentamiento de reemplazo y manipulación mecánica para liberación de contingencia mediante el corte de pines.

Figura 6: Colgador de liner expandible VersaFlex.

2.7.1. EQUIPOS DEL SISTEMA DE COLGADORES DE LINER EXPANDIBLE Los equipos correspondientes al sistema de liner con colgadores expansibles, son aquellos que se los corren y se quedan en el pozo, es decir son parte permanente de la construcción del pozo. Los equipos serán mencionados y desarrollados a continuación: 

Tie Back Pullished Bore Receptacule (PBR)



Cuerpo del colgador de liner expandible



Runing Sub



Adaptador Sub



Equipo de flotación



Figura 7: Components Del Versa Flex

2.7.2. SECUENCIA OPERATIVA GENERAL DEL COLGADOR DE LINER EXPANDIBLE De una manera resumida y simplificada pondremos los pasos principales para la instalación del liner y el colgador de liner expandible: 

Perforar el hoyo.



Correr el liner.



Bombear cemento.

Figura 8: Corrida de liner y desplazamiento de cemento



Liberar el top plug,



Asentamiento sobre el bottomplug.



Lanzar esfera de asentamiento.



Llegada al asiento.



Presurizar hasta 3500 – 5000 PSI para provocar la expansión.



Descarga de presión automática.



Descargar presión.



Colocar peso para liberar el collet.



Liberar setting tool.

Figura 9: Expansión del colgador de liner y liberación del setting tool.



2.7.3. VENTAJAS Y BENEFICIOS DEL COLGADOR DE LINER EXPANDIBLE5 

No se requiere remediar la boca liner.



No tiene partes móviles, no existe tortuosidad.



Mejora los resultados en la cementación.



Elimina riesgos de pre – anclaje.



Puede ser rotado y reciprocado.



Puede expandirse en revestimiento de cualquier dureza.



Instalación en un solo viaje.



Reduce los tiempos de corrida de liners



Liberación mecánica de la herramienta.



Elementos de sello tienen un ajuste perfecto

2.7.4. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE SISTEMAS DE ELH Las consideraciones para el diseño inicial de sistemas de colgadores de Liner Expandibles incluyen los siguientes puntos. 

Incorporar características tubulares expandibles sólidas en las uniones de anclas expandibles para proporcionar una máxima capacidad de carga axial e integridad de la presión en el espacio anular liner/casing.



Minimizar el diámetro externo del colgador de Liner expandible para un mayor paso libre en la corrida mientras que se mantiene la carga axial y desempeño de la Presión.



Proporcionar capacidad reciprocante y rotacional al conjunto de herramientas de asentamiento y corrida del liner.



Incorporar sistemas convencionales de tapones limpiadores de cemento y equipo de flotación estándar en el sistema de colgador de liner expandible.

2.7.5. ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA Las especificaciones iniciales sobre colgadores de Liner expandible incluyen lo siguiente: 

Capaz de asentarse en casing de 9 5/8”, 47 a 53 lb/ft.



Capaz de suspender un mínimo de 250000 libras de peso de liner a 250 ºF con elastómeros estándar compuestos de nitrilo (otros compuestos están disponibles para incrementar el rango de temperatura a 400 ºF).



Proporcionar una presión de trabajo para estallido de 8000 psi y presión de colapso de 4000 psi.



Calificar al sistema hacia las directrices ISO 14310 para sistemas de empacadura.



CAPITULO 3. METODO 3.1. TIPO DE INVESTIGACION El tipo de investigación realizada es analítico ya que analiza el sistema de colgador expandible para liner, describiendo en que consiste y sus beneficios que este instrumento proporciona. También se utilizó el método deductivo por qué parte de una premisa general para obtener las conclusiones de cada caso particular.

3.2. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES Colgadores de liner, cementación de liner

3.3. TECNICAS DE INVESTIGACION 3.3.1. ENCUESTA Buenos días/tardes estimado compañero. te invitamos a responder el siguiente cuestionario, tus respuestas son confidenciales, anónimas, tienen como objetivo recoger su importancia opinión sobre la propuesta del uso de la herramienta versaflex para realizar la operación de cementación primaria. le agradecemos por brindarnos un minuto de su tiempo.

Favor de marcar una x la respuesta correcta. 1. sexo:

hombre ( )

mujer ( )

2. Edad 18 a menos de 28( ): 28 a menos de 38( ) 38menos de 48( ) 48 a menos de 58( ) 58 a menos de 68( ) 68 o más ________especifique.

3. Considera usted que el uso de la herramienta versaflex es muy factible y económico para la industria petrolera en la parte de cementación primaria? A: Definitivamente si

B: Probablemente si

C: Indeciso

4. Usted considera que es necesario conocer las características, ventajas y desventajas o influentes a tratar antes de usar esta herramienta nueva? Muy de acuerdo

De acuerdo

Indeciso


Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto En desacuerdo

Muy en desacuerdo

5. Considerando usted que el uso de la herramienta versaflex para la cementación primaria es; A: Eficaz ( )

B: Eficiente ( )

C: No es recomendable ( )

6. Cuán importante considera el control de ECD “densidad equivalente de circulación” en el momento de realizar la operación de cementación primaria marque en termino de A: 0-30% ( )

B: 30-60% ( )

C: 60-100% ( )

7. Usted cree que la herramienta versaflex es uno de los colgadores más importantes en la cementación de los pozos petroleros?

Definitivamente si

Probablemente si

Probablemente no

Definitivamente no

Indeciso

3.4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES POR REALIZAR Numero

Actividad

Tiempo

1

Recolección de información

1 dia

2

Análisis de información

1 día

3

Redacción del proyecto

4 días

4

Conclusiones del proyecto

1 día



CAPITULO 4. RESULTADOS Y DISCUSION 5. Considerando usted que el uso de la herramienta versaflex para la cementación primaria es; A: Eficaz ( ) B: Eficiente ( ) C: No es recomendable ( )

Datos

ni

Ni

hi %

Hi%

A

15

15

30

30

B

22

37

44

74

C

13

50

26

100

Total

50

100

FUENTE ELABORACIÓN PROPIA DIAGRAMA DE PASTEL

 ×360°108°   Pni2 = ×360°  158,4°   Pni3 = ×360° 93,6°  Pni1 =



DIAGRAMA DE BARRAS A: Eficaz ( ) B: Eficiente ( ) C: No es recomendable ( )

Fuente: Elaboración propia

3. Considera usted que el uso de la herramienta versaflex es muy factible y económico para la industria petrolera en la parte de cementación primaria? A) Definitivamente si DATOS A B C

Total

ni

B) Probablemente si Ni

C) Indeciso

hi %

16 16 32 25 41 50 9 50 18 50 100 FUENTE: ELABORACION PROPIA

Hi%

32 82 100



DIAGRAMA DE PASTEL

P3 64,8%

P1 115,2%

P2 180%

Fuente: Elaboración propia

DIAGRAMA DE BARRAS

Pni1

=

115,2° Pni2

 ×360° 

30 25 20

=

180°

 ×360° 

15



10 5 0

Pni3 =

 ×360° 

A

64,8°

B

C

6. Cuán importante considera el control de ECD “densidad equivalente de circulación” en el momento de realizar la operación de cementación primaria marque en termino de A: 0-30% ( )

B: 30-60% ( )

C: 60-100% ( )

Y1

Y2

Yi

ni

Ni

hi %

Hi%

ni*yi

ni*yi2

0

30

15

12

12

24

24

180

2700


Título: Colgador De Liner Expandible Para Una Mejor Cementación primaria Autor/es: Aduviri Saavedra Michael; Ramos Franco Alberto 30

60

45

18

30

36

60

810

36450

60

100

80

20

50

40

100

1600

128000

2590

167150

Total

50

100

DIAGRAMA DE PASTEL

DIAGRMA DE PASTEL P1 86,4%

P3 144%

P2 129,6%

 ×360°86,4°   Pni2 = ×360°  129,6°   Pni3 = ×360° 144°  Pni1 =

DIAGRAMA DE BARRAS: 25

MEDIANA: 1; CALCULAR 2; UBICAR

     

en Ni 

3; DETERMINA

Serie 1

20 15

20

18

25

12

10 5 0

Nj-1=30

A

B

C

Nj = 50



VERIFICAR: Me= Yi-1 +Cj

Me= 60+40

−− 

[−−]

− −

Me= 50

VARIANZA

)-(M(Y))   V(Y)=∑ =  (M(Y)) 2

V(y) = M(

2

7  (,)2  

V(y)=

V(y)=3341,93

MODA Mo=Yi-1+Cj *

Mo=60+40

−− (−− )+(−+) 

−  (−)+(−)

Mo = 100 DESVACION ESTÁNDAR

  √ () √3341,93  57.809 30 Asignatura: Probabilidad Y Estadística Carrera: Ing. En Gas Y Petróleo


CAPITULO 5. CONCLUSIONES 

El sistema de colgadores de liner expandibles tiene como bondad principal el hecho de que permite el movimiento del liner tanto para rotación como reciprocación durante las operaciones de cementación con el fin de mejorar la eficiencia de desplazamiento, debido a que en la operación de cementación del colgador de liner primero se cementa y luego se asienta el colgador, cosa que no ocurre con los sistemas de colgadores convencionales donde es la secuencia opuesta primero se asienta el colgador y luego se cementa.



Las ventajas que del uso de los colgadores de liner expandibles son varios entre los que podemos mencionar están: No se requiere remediar la boca liner, No tiene partes móviles, no existe tortuosidad, Mejora los resultados en la cementación, Elimina riesgos de pre-anclaje, Puede ser rotado y reciprocado, Puede expandirse en revestimiento de cualquier dureza, Instalación en un solo viaje, Reduce los tiempos de corrida de liners, Liberación mecánica de la herramienta.



Aunque los colgadores de liner expandibles son los más costosos en la industria, compensan a un mediano plazo el costo de su implementación, a diferencia de los colgadores convencionales, los cuales generan mayores gastos en operación asociados a fallas y pérdidas de tiempo en su reparación de problemas causados por colgadores de liner convencionales.



Algunas de las características más importantes de las herramientas son: El colgador y el tope del empaque se consideran como una misma unidad, lo que contribuye a eliminar fugas por estas partes, El diseño garantiza el sello del empaque entre el casing y el colgador, y permite altos caudales de circulación, Presenta un gran espacio radial entre el cuerpo del colgador/empaque y el casing para correrlo y hacer circular grandes caudales de lechada de cemento, Facilita el flujo de fluidos debido a la ausencia de cuñas y cilindros hidráulicos, cargas, etc. Produce menos esfuerzos de carga y distribuye uniformemente las fuerzas en el soporte del casing dándole longitud de agarre al liner, No perjudica el soporte del casing porque no tiene cuñas, El colgador/empaque actúa como un conjunto y es asentado con una herramienta de asentamiento llamada setting tool, eliminando potenciales fugas en las partes que actúan mecánicamente. 31



CAPÍTULO 6: RECOMENDACIONES 







Para este caso, se recomienda la implementación de un colgador expandible. El uso del colgador de liner expandible reduce los riesgos de fallas en la instalación o en el tope del liner, gracias a la sencillez operacional de asentamiento y a su sistema que implica la deformación permanente de la tubería a través del proceso de trabajo en frío.

Cuando se lleve a cabo el ensamblaje tanto de un liner convencional como de un liner expandible, se debe calibrar el equipo a utilizarse, para así evitar posibles problemas al momento de la corrida de los mismos.

Todo esfuerzo por economizar el diseño no debe de comprometer la seguridad de la operación y vida productiva del pozo Previo a la operación se debe verificar compatibilidad de conexiones en cabeza de cementación, tubería de perforación, ensamblaje del colgador y liner a bajarse.


colgador de liner expandible.docx

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