Factores que afectan el peso de la tubería de producción sobre el empacador - II

El peso del aparejo de la tubería de producción puede ser calculado, al igual que el total de pérdida del peso del mismo. El total de pérdida del peso se debe al efecto de flotación de la tubería de producción en el fluido (lodo o aceite) contenido en la tubería de revestimiento, éste puede calcularse y ser deducido del peso total de la tubería de producción, si el indicador de peso muestra un decremento considerable en el peso de la tubería de producción que el calculado, debe asumirse que la fricción entre las tuberías de producción y revestimiento están soportando mucho del peso del aparejo. Por lo tanto debe incrementarse el peso a las 4.5 o 5.5 ton. recomendadas para compensar el efecto por fricción.

Ejemplo:

Datos:
· Tubería de producción 2”, 7.00 kg/m.
· Fluido de 1.20 gr/cm3.
· Profundidad 3048.0 m.
· La tubería a la profundidad citada pesa 21,345 kg (en el aire).
· Por efecto de flotación 18,082 kg.
· Peso del block 8,000 kg.

Si el indicador de peso muestra aproximadamente 23,000 kg, después que la tubería de producción es bajada lentamente y luego detenida, a la fricción se le atribuirán 3,000 kg. Puede hacerse una comprobación levantando la tubería muy lentamente. El indicador de peso debe leer algún peso arriba de 26,000 kg, probablemente alrededor de 29,000 kg, entonces debe asumirse que 3,000 kg del peso de la tubería están soportados por la fricción de los coples, y parte de este peso se aplicará al empacador al estar fluyendo el pozo.

Factores que afectan el peso de la tubería de producción sobre el empacador - I

Hay un gran número de factores que pueden aumentar o disminuir el peso sobre el empacador después de anclado, en la mayoría de los casos, el efecto de estos factores se pasa por alto. Se debe considerar si existe la posibilidad de que alguno de estos factores aumente, en este caso se tomará en cuenta cuando se determine el peso que se va a dejar sobre el empacador. 

a. Factores que tienden a aumentar peso (incrementan la longitud de la tubería), a un empacador ya colocado

ð Fricción entre la tubería de producción y la tubería de revestimiento.

ð Incremento de la temperatura promedio en la tubería de producción.
ð Incremento de la presión en el espacio anular.
ð Decremento de la presión en la tubería de revestimiento por efecto de flotación y contracción radial extendiendo su longitud.
b. Factores que tienden a disminuir el peso (acortando la tubería) a un empacador anclado.
ð Decremento en la temperatura promedio en la tubería de producción.

ð Decremento de la presión en la tubería de revestimiento.
ð Incremento en presión de la tubería de producción por incremento del
efecto de flotación y expansión radial acortando su longitud.
c. Fricción
Se presenta generalmente entre la tubería de producción y la de revestimiento, especialmente en pozos desviados, tenderá a disminuir el total del peso de la tubería de producción aplicado sobre el empacador. Existe la posibilidad en estos casos que durante la vida del pozo, la tubería de producción se asiente aumentando peso al empacador.

Tipos de empacadores - III

Figura 11.1 Tipos de empacadores

Tipos de empacadores - II

Empacadores de agarre de pared o de anclaje por peso. Este tipo consiste generalmente de un elemento de sello, un juego de cuñas y cono, dispositivo de fricción y un mecanismo “J”. Este empacador es accionado por rotación de la tubería de producción para soltar el mecanismo “J” o por movimiento de la tubería tanto en sentido ascendente como descendente y resiste altas presiones diferenciales. 

Empacadores con paso de desviado. Este otro tipo consiste de un elemento de empaque alrededor de un aparejo de tubería de producción en adición a algún dispositivo de paso de fluido a través del elemento de empaque. Estos a su vez pueden ser clasificados en tipo ancla (BP-2 de Camco) que consta de un elemento de empaque únicamente o del tipo de agarre de pared con un mecanismo de desanclaje. Los empacadores anteriormente citados son utilizados en cámaras de acumulación en instalaciones de bombeo neumático o para aislar fugas en tuberías de revestimiento. 

Empacadores de Cabeza de Control. Estos empacadores están provistos con un dispositivo de igualación arriba del mismo, sin que sea necesario levantar la columna de fluido arriba del empacador y sin desempacar el elemento de sello del mismo. 

Empacadores Hidráulicos. Estos empacadores pueden ser permanentes o recuperables con cuñas o sin cuñas, generalmente se accionan por presión hidrostática en la tubería de producción, aplicada a través de ella desde la superficie. 

Empacadores Múltiples. Los empacadores múltiples pueden ser de cualquiera de los tipos antes mencionados. Éstos están simplemente construidos para alojar dos o más aparejos de tubería de producción a través de ellos y pueden ser colocados hidráulicamente, pero también existen algunos tipos que se colocan con la o las tuberías de producción. 

Anclas Hidráulicas. Son usadas en conjunto con los empacadores y son operadas hidráulicamente, una alta presión en la tubería de producción forzará las cuñas hacia afuera contra la tubería de revestimiento, proporcionando de esta forma al empacador de una conexión mecánica que lo detendrá evitando cualquier movimiento entre la tubería de producción y la de revestimiento.

Tipos de empacadores - I

A continuación se describen algunos tipos de empacadores más comunes que existen en el mercado actual. Empacadores recuperables. Existen diferentes tipos de empacadores de esta categoría, los cuales van desde empacadores que se anclan con el peso, hasta anclados por tensión o de anclaje mecánico o hidráulico, dependiendo de las operaciones que se realicen en los intervalos de producción. 

La función que cumplen viene siendo la misma que la de todos los empacadores y sus principios de operación varían muy poco, estos empacadores pueden ser recuperados y reutilizados aplicándoles un mantenimiento mínimo en cada ocasión. Empacadores permanentes. 

Como su nombre lo dice, estos accesorios se colocan en los pozos para quedar en forma permanente, también tiene accesorios adicionales que permiten utilizarlos como tapones puente temporal, para cementaciones forzadas, o para realizar fracturas arriba del empaque. 

Este tipo de empacadores permite realizar operaciones donde se tienen presiones altas, y en algunas ocasiones, dependiendo del tipo de terminación o mantenimiento que se tenga en un pozo, pueden ser utilizados como retenedores de cemento para realizar operaciones de cementación forzada en un intervalo de abandono definitivo, para posteriormente probar un intervalo superior de interés. 

Consisten de uno o más elementos de empaque y dos juegos de cuñas, pueden ser introducidos al pozo mediante tubería de producción o cable conductor con alguna forma de carga explosiva, manipulación de tijeras o dispositivos hidrostáticos. 

Estos empaques resisten altas presiones diferenciales de arriba o abajo sin que sufra algún movimiento, generalmente son construidos de hierro fundido centrifugado y las cuñas son de acero de bajo carbón con la finalidad de que puedan ser molidos con facilidad.

Empacadores de ancla. Consisten simplemente de un elemento de empaque, el cual puede ser comprimido y de esta manera forzarlo a expanderse hasta la tubería de revestimiento, por la aplicación de peso sobre el elemento de sello con la tubería de producción.

SELECCIÓN DE EMPACADORES

Para hacer una buena selección de un empacador se debe tomar los siguientes parámetros: 

· Diámetro de la tubería de revestimiento o agujero descubierto en caso del tipo inflable. ·

 Grado y peso de la tubería de revestimiento. 

· Temperatura a la que estará sometido. 

· Presión de trabajo. 

· Tensión y compresión. 

· Diseño de operación. 

Consideraciones generales en la selección de los empacadores. La selección involucra el análisis anticipado de los objetivos de las operaciones del pozo, como son la terminación, la estimulación y los trabajos futuros de reparación. Se deben considerar los costos de estos accesorios, así como los mecanismos de sello y empacamiento mecánico, la resistencia a los fluidos y presiones, su capacidad de recuperabilidad o no, sus características para las operaciones de pesca o molienda, si hay posibilidad de efectuar operaciones con cable a través de él. También deben considerarse los cambios en la temperatura y la presión.

Empacadores de producción

Estos son clasificados generalmente en dos tipos: permanente y recuperable. Algunas innovaciones incluyen niples de asiento o receptáculos de estos. Los empacadores deben ser corridos cuando su utilidad futura sea visualizada para que no resulte en gastos innecesarios que deriven en costosas remociones. 

Los empacadores sirven para varios propósitos entre los cuales podemos mencionar la protección de la tubería de revestimiento de las presiones, tanto del pozo como de las operaciones de estimulación, y sobre todo de fluidos corrosivos; el aislamiento de fugas en la tubería de revestimiento, el aislamiento de disparos cementados a presión forzada, o intervalos de producción múltiple, cancelación de los cabeceos o el suaveo de fluidos, auxilio de instalaciones artificiales, en conjunto con válvulas de seguridad, o para mantener fluidos de “matar” o fluidos de tratamiento en el espacio anular. 

El empacador puede ser descrito como un dispositivo que bloquea el paso de los fluidos al espacio anular o del espacio anular a la tubería de producción. La mayoría de las aplicaciones de los empacadores son simples y sencillas, por lo que no requieren más que proporcionar el peso de la tubería de producción suficiente sobre el empacador para garantizar el sello. Existen otras aplicaciones donde se deben tomar consideraciones de extrema precaución para el anclaje del mismo, sobre todo en el tipo de aplicación peso para que no falle en la utilización especifica en el pozo.