domingo, 30 de septiembre de 2012

Nuevas tecnologías en cementación primaria - I

Tecnología de lechadas de baja densidad con alta resistencia compresiva Existe una formulación de mezclas de cementación en la que se emplea cemento Portland y aditivos especialmente seleccionados, de tres tamaños de partícula y diferente gravedad específica, que simulan a las utilizadas en la industria de la construcción. Se pueden diseñar lechadas en un amplio rango de densidades que van de 1.25 a 2.89 gr/cm3. La principal diferencia entre estas mezclas y las tradicionales es el desarrollo de alta resistencia compresiva temprana que proporciona en cualquiera de sus densidades. A las 12 horas se logra obtener con baja densidad un valor aproximado de 2,000 psi, a temperaturas de fondo del orden de 70°C en adelante. Estas formulaciones se han aplicado con gran éxito en cementación de tuberías de revestimiento, en campos depresionados con bajo gradiente de fractura y en la colocación de tapones de desvío con fluidos de baja densidad. Hay otra formulación de mezclas de cementación en las que se emplea cemento Portland y aditivos especialmente seleccionados para proporcionar lechadas de baja densidad y que desarrollan resistencias compresivas aceptables, del orden de 500 a 2,500 psi en 24 horas, a temperaturas de 27 a 110°C, en un rango de densidades de 1.20 a 1.66 g/cm3. Se han aplicado estas lechadas en cementación primaria, en campos de bajo gradiente de fractura y baja presión de poro. 

sábado, 29 de septiembre de 2012

Controlar los gastos de desplazamiento y la reología de las lechadas - II

Los gastos de bombeo no deben producir un aumento de velocidad en el espacio anular mayor a 90 pies/minuto. Bajo ciertas condiciones, lo anterior no puede efectuarse controlando el flujo (gasto de bombeo). Por ejemplo, con efecto de tubo U por la alta densidad de cemento y la presencia de pérdida de circulación. Finalmente, podemos mencionar como se colocan generalmente los accesorios en las tuberías, y se realizan de la siguiente manera: 
ð Zapata guía en el primer tramo, puede ser flotadora y esto dependerá de las condiciones de diseño. 
ð Cople flotador o diferencial, generalmente se coloca entre el segundo y el tercer tramo, y también dependerá de las condiciones de diseño. 
ð Dos centradores en cada uno de los dos primeros tramos y luego alternados uno cada tercer tramo o como se determinen de acuerdo al registro de calibración. Los centradores pueden ser rígidos o flexibles. 
ð La zapata y el cople necesitan enroscarse utilizando algún tipo de pegamento adecuado para el acero, esto evita el desenroscamiento o desprendimiento de los mismos, así como de los tramos de tubería conectados a ellos. Existen los accesorios insertables que se adhieren al interior de la tubería por medio de presión y desarrollan las mismas funciones que la zapata y cople.
 ð En la cementación de las tuberías conductoras y superficiales, generalmente se cementa hasta la superficie. ð Si durante la cementación de las tuberías superficiales no sale cemento a la superficie, se introduce una tubería de diámetro adecuado por el espacio anular entre la tubería de revestimiento y agujero o conductor según sea el caso, a fin de bombear el cemento necesario, que sirve para fijar los tramos superficiales.

viernes, 28 de septiembre de 2012

Controlar los gastos de desplazamiento y la reología de las lechadas - I

Generalmente, altos gastos de desplazamiento mejoran la eficiencia si el cemento puede alcanzar flujo turbulento hasta el espacio anular. Las condiciones que pueden evitar alcanzar esto, incluyen:

· Capacidad de gasto de desplazamiento limitada (equipo de bombeo).

· Una presión limitada de desplazamiento y

· Condiciones de flujo inapropiadas (reología) de lodo y/o lechada.

Las propiedades de la lechada de cemento también se pueden alterar; por ejemplo, se pueden agregar dispersantes para bajar resistencias de gel y punto de cedencia y alcanzar el flujo turbulento a bajo gasto de desplazamiento. Lo anterior es recomendable cuando se requieren altos gastos de bombeo. 
Cuando las condiciones de la pared del pozo son tales que la turbulencia no deba alcanzarse, hay que desplazar el cemento en régimen de flujo tapón para mantener un perfil de velocidades favorable en el espacio anular. Mientras que las fuerzas de arrastre con flujo tapón no son tan efectivas como cuando se tiene flujo turbulento, puede ser beneficioso incrementar la resistencia del gel del cemento tan alto como sea posible, particularmente en la primera parte de la lechada.

jueves, 27 de septiembre de 2012

Evitar reacciones adversas lodo-cemento

Por los efectos de contaminación, puede existir la posibilidad de mezclar el cemento y el lodo durante el bombeo y el desplazamiento, lo que da como resultado: 
· Que el fraguado se acelere o retarde. 
· La reducción de la fuerza de compresión del cemento. 
· El aumento de pérdida de filtrado (más alta en el lodo que el cemento), y si es lodo base aceite puede llegar a formarse una mezcla imbombeable y que el cemento no fragüe o no alcance consistencia. 

Un estudio API, mostró que químicos inorgánicos tienen un efecto adverso sobre los cementos (generalmente tienden a acelerar el fraguado) y el efecto depende de la concentración, mientras que los químicos orgánicos generalmente lo retardan y en algunos casos pueden inhibirlo completamente. Antes de efectuar trabajos con algunas relaciones lodo-lechada de cemento, se deben realizar pruebas de laboratorio para identificar problemas potenciales. 
Para prevenir problemas de contaminación de las lechadas con el lodo, es mejor disminuir o evitar su contacto. El tapón limpiador previene la contaminación dentro de la tubería y el fluido espaciador reduce el contacto en el aspecto anular.

miércoles, 26 de septiembre de 2012

Acondicionar el lodo antes de la cementación

Reduciendo la resistencia del gel y la viscosidad plástica de lodo, se mejora notablemente la eficiencia del desplazamiento y se reducen las presiones requeridas en la interfase lodo-cemento. 
También se reducen las fuerzas de arrastre de desplazamiento requeridas para remover el lodo canalizado y disminuir los efectos de las fuerzas resistivas tubería-lodo-pared del agujero. 
Bajo ciertos y bien definidos límites de presión, puede bajarse la densidad del lodo empezando con la resistencia del gel y la viscosidad plástica, casi al límite de presión de formación del pozo. Si esto se logra, la tubería debe ser rotada sólo para ayudar en la acción de limpieza y puede llevar a reducir la presión por debajo de la presión de formación.

martes, 25 de septiembre de 2012

Mover la tubería durante el acondicionamiento del lodo y la cementación

Como ya se mencionó, el tipo de movimiento de la tubería también altera los efectos entre el lodo y la tubería en una fuerza de resistencia positiva de desplazamiento. Algunos estudios, indican que la rotación es más efectiva que el movimiento reciproco para remover el lodo canalizado donde la tubería esta descentralizada. En resumen, en las fuerzas de arrastre lodo-cemento hay fuerzas entre la tubería-cemento que también ayudan al desplazamiento. 
Durante la rotación, las fuerzas de arrastre tubería-cemento son más efectivas que durante los movimientos recíprocos, ya que el cemento tiende a empujar la columna de lodo canalizado en lugar de pasar de largo. Rotando la tubería de 15 a 25 rpm se proporciona un movimiento más relativo del tubo y los fluidos del espacio anular que moviéndola recíprocamente ½ metro en ciclos de 1 minuto. 
En resumen, las fuerzas de arrastre son más efectivas en la dirección de rotación de la tubería que las fuerzas de arrastre al moverla recíprocamente durante el desplazamiento. Los movimientos recíprocos causan movimientos laterales o cambios de excentricidad. Los centradores se mueven a través de las irregularidades de la pared del pozo. Estos movimientos laterales alteran el área de flujo y estimulan el desplazamiento del lodo canalizado. 
Los movimientos recíprocos crean una presión substancial y oleadas de velocidad en la pared del agujero, que favorecen el efecto de erosión del cemento sobre el lodo canalizado por un aumento de fuerzas de arrastre y de desplazamiento. Sin embargo, es importante conocer la magnitud de los cambios de presión para evitar fracturar la formación y originar pérdidas de circulación. Al remover el enjarre de lodo, teóricamente se mejora la adherencia del cemento con la formación. Ahora bien, esto beneficiaría las cementaciones siempre y cuando se logre la remoción total del enjarre, pero se podrían generar pérdidas de circulación y otros problemas relacionados con la deshidratación de cemento (pérdida de filtrado).

lunes, 24 de septiembre de 2012

Fuerzas de arrastre del lodo, resistencia del gel y erosión del lodo - II

Moviendo recíprocamente la tubería hacia arriba y abajo, se ejerce una fuerza de arrastre de desplazamiento, menos positiva que con la rotación. Sin embargo, la reciprocidad también afecta la velocidad del cemento y el lodo y beneficia cuando se tiene flujo turbulento o laminar. 
Las fuerzas de arrastre en la interfase lodo-cemento pueden causar la erosión del lodo canalizado, si éstas son suficientemente altas, y si el tiempo de contacto lograra una remoción completa del lodo. 
En tales condiciones, es probable que exista remoción de la mayor parte del lodo canalizado cuando el cemento está en flujo turbulento. 
El tiempo de contacto es definido como el periodo durante el cual (en alguna posición en el espacio anular) se mantiene el lodo en contacto con la lechada de cemento que está en el flujo turbulento. Para remover el lodo, el tiempo de contacto no debe exceder de 10 minutos.

domingo, 23 de septiembre de 2012

Fuerzas de arrastre del lodo, resistencia del gel y erosión del lodo - I

Las fuerzas de resistencia al arrastre del lodo tienen un efecto en la eficiencia, que es proporcional a la resistencia del gel. Por ejemplo: a más alta resistencia de gel se incrementa la resistencia diferencial para fluir a través del área no concéntrica.
El efecto de la fuerza requerida para iniciar el flujo en el lado estrecho del espacio anular, es mayor cuando se tienen fluidos plástico de Bingham en flujo turbulento. 
Las fuerzas que resisten al arrastre entre el lodo y la tubería pueden ser alteradas con una fuerza de desplazamiento positiva al rotar la tubería mientras se desplaza el cemento, esto ayuda a la remoción del lodo canalizado en el lado angosto del espacio anular, como se muestra en la figura 7.10.

Figura 7.10 Efecto de rotar la tubería de revestimiento durante la cementación

sábado, 22 de septiembre de 2012

Centradores - III

Espaciamiento mínimo Se debe utilizar como mínimo un centrador:
· En la zapata.
· Dos tramos arriba de la zapata.
· Cada tramo, y 30 metros arriba y debajo de la zona de interés.
· Cada tramo en cualquier parte donde la adherencia es crítica.

Una pobre eficiencia de desplazamiento, deja normalmente un volumen substancial de lodo en la interfase formación-cemento-tubería, como puede observarse en la figura 7.9 lo que puede conducir a problemas durante la terminación y vida de producción del pozo.
Figura 7.9 Ejemplo de una baja eficiencia de desplazamiento de cemento
 La tendencia del cemento a canalizarse a través del lodo es una función de:
· Las propiedades del flujo o reología del lodo y cemento.
· La geometría del espacio anular.
· La densidad del lodo y cemento.
· El gasto del flujo.
· Los movimientos de la tubería de revestimiento.

viernes, 21 de septiembre de 2012

Centradores - II

Las consideraciones de mayor importancia son: la posición, método de instalación y distancia. Los centradores deberán ser los adecuados y en número suficiente para que, de acuerdo a su colocación en los intervalos que presenten un interés especial, se obtenga la cementación requerida. En tuberías superficiales, intermedias y de explotación se recomienda colocar dos centradores en los tres primeros tramos y después alternados en cada tercer tramo. 
En la tubería de explotación se requiere ubicarlos frente a las zonas productoras y extenderlos 30 m por encima y hacia abajo de ésta.La correcta ubicación requiere consultar el registro de calibración del agujero, ya que permite colocar los centradores donde el calibre del agujero presente las mejores condiciones para su buen funcionamiento, y que no queden en donde existan derrumbes o cavernas mayores a su diámetro. En las cementaciones primarias, el éxito de una buena operación esta en función de la centralización de la TR para obtener un desplazamiento uniforme de los fluidos. 
En algunos casos, los centradores pueden incrementar las posibilidades de bajar la tubería hasta el fondo; por ejemplo, donde existe el problema de pegadura por presión diferencial. 
El espaciamiento entre centradores viene determinado por el ángulo de desviación y el grado de excentricidad tolerable. El espaciamiento máximo permisible esta dado por la siguiente ecuación:
Donde:
L = Distancia entre centradores, pies
D = Diámetro exterior de la tubería, pg
d = Diámetro interior de la tubería, pg
W = Peso unitario de la tubería, lbs/pie
a = Ángulo de desviación del agujero, grados
Y = Deflección de descentralización, pg
Y = radio del agujero – radio de la tubería – Wn
Wn = (1- % excentricidad) x (radio del agujero – radio de la tubería)

jueves, 20 de septiembre de 2012

Centradores - I

Este tipo de accesorios crea un área anular de flujo uniforme y minimiza la variación de la resistencia de las fuerzas de arrastre, a través de esa área de flujo. Los centradores no proporcionan una concentricidad perfecta entre agujero y tubería, pero incrementan sustancialmente las condiciones de separación, mientras que una tubería sin centradores se apoyará contra la pared del agujero. 
Aunque estos accesorios aparentan ser obstrucciones innecesarias, son efectivos y deben usarse donde sean aplicables. El tipo flexible (Fig. 7.7) posee una habilidad mucho mayor para proporcionar la separación en el lugar en que el pozo se ha ampliado. El tipo rígido (Fig. 7.8) provee una separación más positiva donde el diámetro del pozo está más cerrado.

Figura 7.7 Centradores flexibles


Figura 7.8 Centradores rígidos

miércoles, 19 de septiembre de 2012

Factores para mejorar el desplazamiento

Los requerimientos necesarios para desplazar el lodo durante la cementación primaria son: · Utilizar centradores. · Acondicionar el lodo antes de la cementación. 
· Mover la tubería durante el acondicionamiento del lodo y la cementación; evitándolo cuando el desplazamiento es en flujo tapón. 
· Controlar la velocidad de desplazamiento y reología de la lechada. · Utilizar altas velocidades cuando pueda mantenerse el flujo turbulento en el intervalo de mayor diámetro del área anular, a través de la zona de interés. 
· Con flujo turbulento mantener el tiempo de contacto necesario para un eficiente desplazamiento del lodo. 
· Cuando no pueda desarrollarse o mantenerse la turbulencia, considerar velocidades inferiores para lograr el flujo tapón. 
· Si no pueden lograrse estos flujos, ajustar las propiedades reológicas del cemento. 
En la actualidad existen muchas maneras de hacer eficiente una cementación, utilizando algunos accesorios y productos químicos que mencionaremos más adelante.

martes, 18 de septiembre de 2012

Pandeo de las tuberías

Las condiciones críticas de pozos como son: profundidad, alta presión y alta temperatura, requieren de un análisis y diseño seguro de las sartas de tuberías, tanto de revestimiento como de producción, ya que tales pozos son frecuentemente diseñadas al llamado factor de diseño límite. El pandeo helicoidal es un parámetro importante en un análisis de diseño. Este fenómeno inicialmente fue investigado por Lubinski, primero por la derivación del conocimiento de la relación hélice/fuerza del pozo. 
Posteriormente se usó extensivamente por otros investigadores. La suposición fundamental para la ecuación de Lubinski es correcta para un tubo de diámetro interior uniforme sin peso (ligero), tubo concéntrico redondo; aunque todos los tubos tienen peso, pero éste es mínimo comparado con la fuerza externa aplicada; sin embargo, la longitud total de la sarta en un pozo puede ser muy grande, por lo que este peso no puede descartarse sobre todo en pozos donde se requieren tubos de gran espesor.

lunes, 17 de septiembre de 2012

Estabilidad de la tubería

Si la presión sólo actúa en las paredes interiores y no en el extremo inferior de un tubo, tiende a ladearlo o pandearlo; si la presión actúa únicamente sobre la pared exterior y no en el extremo inferior tiende a prevenir la flexión. Cuando el tubo se cementa, la presión puede causar flexión, lo cual puede prevenirse ajustando la carga axial en el tubo, así, será igual o excederá la carga de estabilidad. 
Cuando una sarta de tubería es suspendida verticalmente, pero no cementada, la carga axial en el punto más bajo es exactamente igual a la carga de estabilidad y la sarta es estable en este punto.
 Los puntos de arriba serán más estables, ya que la carga axial es mayor debido al peso de la sarta y excederá a la carga de estabilidad en esos puntos. Aunque la sarta es estable al tiempo de instalación, puede convertirse en inestable debido a los cambios de presión y temperatura resultantes de operaciones posteriores. Los cambios en las cargas de estabilidad y axial ocurren a causa de dichos cambios y es posible que una carga axial llegue a ser menor que la carga de estabilidad, con lo cual la estabilidad se pierde.

domingo, 16 de septiembre de 2012

Efecto de flexión

En el diseño de la tubería de revestimiento debe considerarse el efecto de la curvatura del pozo y el ángulo de desviación vertical sobre el esfuerzo axial en la tubería y cople. Cuando la tubería es forzada a doblarse, la tensión en el lado convexo de la curva puede incrementarse. 
Por otro lado, en secciones de agujero relativamente rectas con un ángulo de desviación vertical significativo, el esfuerzo axial provocado por el peso del tubo se reduce. El incremento de fricción entre el tubo y la pared del pozo también afecta significativamente al esfuerzo axial. En la práctica del diseño común se considera el efecto perjudicial por la flexión del tubo y el efecto favorable por la desviación del ángulo vertical no se considera. La fricción de la pared del pozo, es favorable para el movimiento de la tubería hacia abajo y desfavorable para el movimiento hacia arriba, generalmente se compensa por adición de un mínimo de fuerza de jalón en la tensión axial.

sábado, 15 de septiembre de 2012

Efectos térmicos

Anteriormente, en el diseño de las tuberías de revestimiento no se consideraba el esfuerzo axial por cambios de temperatura después de que la tubería es cementada y colgada en el cabezal. Los cambios de temperatura encontrados durante la vida del pozo generalmente deben desecharse. Cuando la variación de temperatura no es mínima, debe considerarse el esfuerzo axial resultante en el diseño de la tubería y en el procedimiento de colgado. Algunos ejemplos de pozos en los cuales se encontrarán grandes variaciones de temperatura son: 
· Pozos de inyección de vapor. 
· Pozos geotérmicos 
· Pozos en lugares fríos. 
· Pozos costafuera. 
· Áreas con gradientes geométricos anormales.

viernes, 14 de septiembre de 2012

Efecto de cambio en la presión externa

Las condiciones de carga por presión externa se basan en la densidad del lodo en el exterior de la tubería de revestimiento durante las operaciones de cementación; algunas veces cuando la presión externa es mayor que la causada por el lodo, se encuentran otras condiciones. 
Comúnmente, esto no ocurre cuando la tubería se coloca frente a secciones de formaciones plásticas (domos salinos), eventualmente la sal transmitirá a la sarta la carga vertical de sobrecarga. También puede resultar un esfuerzo axial del cambio de presión externa después de la terminación del pozo. Un ejemplo común del cambio en presión externa se origina por la degradación del lodo en el exterior de la tubería de revestimiento. Un incremento en la presión externa causa un decremento en el esfuerzo tangencial tensional (es decir, un incremento compresivo tangencial). 
Esto significa que el diámetro de la tubería de revestimiento disminuye, la longitud se incrementa y un incremento en la presión interna, puede causar que la tubería se colapse.

jueves, 13 de septiembre de 2012

Efecto de cambio en la presión interna

Los cambios de presión interna pueden causar cargas importantes adicionales. Estos pueden ocurrir durante y después que la sarta se ha cementado y asentado en el cabezal del pozo. Durante las operaciones de cementación, la sarta está expuesta a cambios de presión interna debido a la presión hidrostática de la lechada del cemento y la presión de desplazamiento. 
Esto no crea únicamente esfuerzo tangencial en la pared del tubo, el cual tiende al estallamiento, sino también incrementa el esfuerzo axial. Mientras la tendencia al estallamiento es reconocida y mantenida dentro de los límites, algunas veces no se toma en cuenta la carga axial. Esto puede tener consecuencias graves, especialmente si el cemento ha comenzado a fraguar al terminar el desplazamiento.

miércoles, 12 de septiembre de 2012

Efecto del choque

Durante la introducción de una sarta pueden desarrollarse cargas significativas de choque, si la introducción se suspende súbitamente. El esfuerzo axial resultante de cambios de velocidad repentina es similar al golpe causado por el agua en un tubo cuando la válvula se cierra repentinamente, ocasionando lo que comúnmente se llama golpe de ariete. Normalmente, las cargas de choque no son severas en cambios moderados de velocidad en la introducción del tubo.

martes, 11 de septiembre de 2012

ESFUERZOS DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DURANTE LA INTRODUCCIÓN, CEMENTACIÓN Y POSTERIOR A LA CEMENTACIÓN

Esfuerzo de la tubería de revestimiento durante la introducción, cementación y posterior a la cementación 

Durante las operaciones de perforación, las tuberías empleadas se someten a esfuerzos como son el pandeo, cambios en la presión interna, efectos térmicos, etcétera; los cuales pueden incidir negativamente, ocasionando que los costos y tiempos de operación se incrementen más de lo planeado. Por lo anterior, se describen brevemente algunos de ellos.

lunes, 10 de septiembre de 2012

Revisión por corrosión. - II

Figura 7.6 Aplicación de la Norma NACE con la influencia de CO2 en tuberías especiales

domingo, 9 de septiembre de 2012

Revisión por corrosión. - I

Ante la problemática de las tuberías por el efecto corrosivo de contaminantes como el H2S y el C02 es requerible que las tuberías seleccionadas dentro del proceso de diseño se revisen por la acción de dichos contaminantes. El criterio de selección que debemos aplicar y que está vigente es el recomendado por la NACE. Bajo este criterio se determina qué grado de tubería es más recomendable ante la acción o carga corrosiva del H2S, a las diferentes condiciones de presión y temperatura. La figura 7.5 representa un diagrama de flujo de la recomendación emitida por la norma NACE MR-0175-99. Es una forma más clara de entender y aplicar la norma. 
Esta consideración debería aplicarse dentro del mismo proceso de selección de tuberías puesto que se revisa la carga por presión y la acción de temperatura sobre los tubulares. Ante el ataque simultáneo de gases de H2S y C02 se recomiendan aceros denominados “especiales”, dada la naturaleza anticorrosiva para lo cual fueron diseñados. La fabricación de las tuberías especiales cuenta con aleaciones que evitan la propagación de la corrosión en la superficie metálica. Generalmente se les conoce como CRA (Corrosión Resistant Alloys). Estas tuberías tienen un costo por demás elevado y su manejo debe ser cuidadosamente revisado Las tuberías denominadas cromadas (13% cromo y níquel) son de este tipo especial de acero, y existen en el mercado Internacional (compañías japonesas como NKK y Sumitomo), y en el nacional (Compañías PRINVER y HIDRYL). 
Un procedimiento de selección de este tipo de tuberías de acuerdo a las condiciones de presión y temperatura y C02 presentes en un pozo puede ser aplicado siguiendo el diagrama de flujo mostrado en la figura 7.6. A pesar de lo costoso de este tipo de tubería (aproximadamente de 3 a 8 veces el costo de una tubería convencional), su aplicabilidad es cada vez más propicia por efecto de las grandes cantidades de sulfhídrico y CO2 que se produce en algunos campos del territorio nacional.

Figura 7.5 Diagrama de flujo de la recomendación emitida por la norma NACE MR-0175-99

sábado, 8 de septiembre de 2012

Selección de juntas.

Los métodos de selección mencionados, se fundamentan en la selección de tuberías. Relegan a un segundo plano de revisión la selección de las juntas. Dada la naturaleza más heterogénea de las juntas y prácticamente por la imposibilidad actual de contar con una basta información de las especificaciones de las mismas, el proceso de selección de juntas se traduce básicamente en dos aspectos: revisión por carga axial, y revisión por costo. Es decir, se establece el grado de carga axial actuante en las tuberías, y después se selecciona la junta cuya magnitud de resistencia a la carga axial resulte la más económica Esta práctica es común hoy en día. Sin embargo, partiendo de la selección de juntas, debemos establecer un análisis mecánico para evaluar el desempeño de una junta para definir su selección en un diseño tubular. Este tipo de análisis se realiza mediante métodos denominados FEA (Finit element analisys) que son complicados de aplicar para fines prácticos, pero que en la actualidad son el único medio para medir el desempeño mecánico de una junta cuando esta sujeta a diferentes situaciones de carga. Una alternativa por demás incipiente para iniciar el proceso de selección de juntas se muestra en la figura 7.4 en la cual se presenta un diagrama de flujo para elegir, de acuerdo a la nueva nomenclatura en uso de juntas, el tipo de junta más recomendable.

Figura 7.4 Procedimiento de la selección de juntas

viernes, 7 de septiembre de 2012

Métodos de selección - II

Métodos gráficos.- Los métodos de aplicación práctica nacen de la representación gráfica de los dos factores de peso: resistencia y carga. Desde la aplicación del método de Youngstone se ha combinado la selección de las tuberías con métodos y procedimientos gráficos. El método gráfico por excelencia es el denominado “Carga Máxima”, que como ya se dijo, se usa para evaluar las cargas actuantes en una tubería. Es sin embargo, un método que propuso el seguimiento a la representación gráfica de la relación carga-resistencia como el único medio para seleccionar los materiales. Actualmente, el método de selección más práctico y en uso es precisamente un método gráfico, cuyas bases son la selección de las tuberías en base a la representación simultánea de las cargas Inician por presión y eligen las tuberías en forma intuitiva para revisar las cargas axiales. Una vez realizado lo anterior, se procede a mejorar la calidad del diseño, modificando la profundidad de colocación o seleccionando o modificando otro tubular. Lo anterior obedece a un procedimiento interactivo que hace necesario el uso de un programa de computadora. Las gráficas 7.2 y 7.3 muestran un ensayo del diseño de tuberías de revestimiento de un pozo. Diferentes variantes en modo y forma de seleccionar los tubulares están presentes en los diferentes programas de cómputo que existen comercialmente. Sin embargo, las bases son observar en todo momento la relación resistencia-carga. Por un lado, existen programas que cuentan con una basta base de datos en la que mantienen la mayor parte de las especificaciones tubulares, sobre todo para tuberías API. Esto sirve para el Ingeniero de Perforación al evitar la aplicación de las formulaciones API para determinar la capacidad de resistencia tubular. Mientras que otros, permiten la actualización de las especificaciones tubulares para dar libertad de utilizar las especificaciones de tuberías propietarias.

jueves, 6 de septiembre de 2012

Métodos de selección - I

El objetivo principal del proceso de diseño de tuberías es seleccionar los elementos tubulares que permitan garantizar la seguridad e integridad del pozo. Por lo tanto, es necesario acudir a un método que, permita elegir aquellas tuberías y juntas que cumplan con el objetivo. Podemos clasificar en dos métodos los procedimientos de selección: los analíticos y los gráficos. 

Métodos analíticos.- Los métodos analíticos han sobrevivido y están presentes en un sin número de formas y alternativas de propuestas de selección. Los hay desde esquemas simples de selección basados en aspectos geométricos, hasta como en métodos de programación no-lineal de gran altura. Este tipo de métodos han estado presentes y evolucionados como un intento por automatizar la selección de los materiales. Sin embargo, debido a la situación práctica de operación de las tuberías, se han relegado desde un punto de vista de ingeniería, sin ver las bondades que traen consigo. Como por ejemplo, el caso de un método de selección basado en programación no-lineal, que trae implícita la minimización de los costos asociados al proceso de selección de materiales. O también, es el caso de un método para la selección de tuberías combinado con el costo mínimo y basado en la teoría de combinaciones. Actualmente, existen métodos con programación no-lineal, combinando la selección mediante la revisión del criterio de falla del modelo triaxial y API, en el cual, se delimitan las condiciones de falla de una tubería. Es decir, se dictamina inicialmente cuál es el criterio de falla a seguir, para aplicar la técnica no-lineal de optimización. Y como estos existen muchos casos más.

miércoles, 5 de septiembre de 2012

Definición del factor de seguridad para cada una de las condiciones de falla presentes en los tubulares:

A continuación se presenta la definición del factor de seguridad para cada una de las condiciones de falla presentes en los tubulares: Los factores de diseño que regularmente se utilizan actualmente en Petróleos Mexicanos son los siguientes: 

Factor de diseño al colapso: 1.15 
Factor de diseño al entallamiento: 1.1 
Factor de diseño a la tensión: 1.6 
Factor de diseño triaxial: 1.25 

La línea marcada como criterio de falla en la gráfica 7.1 representa el límite de resistencia de los tubulares. Por lo que, toda línea o punto que quede representada a la izquierda de la línea unitaria, significará que la tubería esta sujeta a cargas excesivas, interpretándose entonces como una condición de falla. Mientras que las líneas de los factores de trabajo normalizado que queden representados a la derecha de la línea unitaria, significará que la tubería o tuberías están por encima de la carga impuesta. Este tipo de gráficas son las de mayor valor interpretativo en el proceso de diseño, puesto que refleja el estado de desempeño de las tuberías en toda la extensión de uso de las mismas.

Gráfica 7.1 Comportamiento de factores de trabajo

martes, 4 de septiembre de 2012

Factor de trabajo normalizado

Es el comportamiento gráfico del factor de trabajo dividido por el factor de diseño. De esta forma se simplifica la representación gráfica de los perfiles de factores de trabajo, debido a que la falla de una tubería se puede interpretar con un solo criterio. Los factores de trabajo normalizados se pueden analizar a partir del criterio de una línea unitaria (F = 1). Los factores con valores menores a la unidad, significan que la tubería no cumple con el factor de diseño.


Es necesario recalcar, que los factores de trabajo se presentan para cada una de las medidas de resistencia de la tubería. Es decir, cuando se trabaja en la resistencia al colapso, llamamos factor de trabajo al colapso. Mientras que la resistencia a la tensión, se denominará factor de trabajo a la tensión, por mencionar algunos. Por lo tanto, se aplica la definición para: colapso, estallamiento, tensión y triaxial. Es importante mencionar que se requiere manejar factores de trabajo tanto para la junta como para el cuerpo del tubo, sobre todo en el aspecto de tensión y compresión.

lunes, 3 de septiembre de 2012

Factor de diseño

Es el valor mínimo aceptable que debe cumplir el factor de seguridad para considerar como aceptable el diseño propuesto de una tubería

Fd = Fs(min)

domingo, 2 de septiembre de 2012

Factor de trabajo

Es la representación gráfica del perfil de factores de seguridad vs profundidad.


FT=Fs(h)

sábado, 1 de septiembre de 2012

Factor de Seguridad

Relación de la Resistencia a la Carga impuesta a una tubería en un punto determinado de profundidad. Es el parámetro que permite reconocer la condición o estado en el que trabaja la tubería. Es decir, en condiciones de seguridad (valor> 1) o de inseguridad (valor

FS = Resistencia/Carga