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)

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

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.

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.

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.

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.

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.