Factores de trabajo

Haremos referencia a la definición de los factores adimensionales que se utilizan para establecer un margen de seguridad en la capacidad de resistencia de los elementos tubulares. Además, se presenta la definición de los factores que permiten efectuar con precisión los análisis del desempeño mecánico de una tubería ante la imposición de las cargas actuantes en el pozo. Generalmente estamos acostumbrados a tratar con el concepto de factor de diseño. Sin embargo, este factor debe ser precedido por la definición formal del concepto de seguridad.

Premisa de selección

El primer compromiso de los elementos tubulares utilizados en un pozo es el de mantener la suficiente capacidad de respuesta en resistencia ante la imposición de cualquier tipo de carga. Sin embargo, en los tiempos actuales, debemos cumplir con una preocupación por demás importante: el costo de los materiales seleccionados. Por lo tanto, el aspecto técnico-económico queda en las siguientes premisas que debemos observar para la selección apropiada de tubulares dentro del marco del proceso de diseño a utilizar: “Garantizar el desempeño mecánico de las tuberías para garantizar la seguridad e integridad del pozo, observando el costo mas bajo”. 

“La junta ideal es aquella que es 100% transparente al cuerpo del tubo”. 

“La junta es gobernada por las propiedades del material y las leyes mecánicas”.

SELECCIÓN Y ESFUERZOS QUE SE CONSIDERAN EN EL DISEÑO DE TUBERÍA DE REVESTIMIENTO.

Selección de tubulares 

Reconociendo la capacidad de resistencia de los tubulares y estableciendo las diferentes condiciones de carga que pueden actuar sobre los mismos, es indispensable seleccionar los materiales más propicios que cumplan con un objetivo o premisa. En este apartado, se describirán algunos temas de interés que sirven de apoyo para cumplir con la finalidad de proceder a la selección de los materiales:

Presión de colapso - VI

El valor de colapso que aproximadamente se obtiene con la ecuación (24) se llama colapso elástico y el rango aplicable de valores recomendados por el API para la relación de d t n / en dicho colapso se obtiene de la tabla 7.2, donde el límite inferior del rango se calcula con la ecuación (25):

La tabla 7.1 aporta los valores de F1 y F2, la etapa de transición entre la resistencia de cedencia al colapso y el colapso elástico no está definida con exactitud, pero cubre un rango significativo de valores de d t n / . De la solución de resultados experimentales en el API se tienen dos ecuaciones adicionales de presión de colapso para cubrir la región de transición, con base en un promedio de colapso plástico para valores de d t n / justo arriba de la resistencia de cedencia al colapso que se determina con la ecuación (26):

Los valores de F1, a F5 se proporcionan en la tabla 7.1. La región de colapso de transición situada entre el colapso plástico y el colapso elástico se define con el empleo de la ecuación (27):

Presión de colapso - V

A altos valores de la relación dn/t el colapso ocurrirá con presiones menores a las calculadas por la ecuación (21) debido a la inestabilidad de la geometría del tubo. Aplicando la teoría de la estabilidad elástica se obtiene la fórmula de colapso siguiente:

Posterior al ajuste efectuado por variaciones estadísticas en las propiedades de manufactura de la tubería se aplica la ecuación (24):

Presión de colapso - IV

Los valores obtenidos con la ecuación (21) para cero esfuerzos axiales se muestran en la tabla 7.2.

La resistencia a la cedencia efectiva es igual al mínimo esfuerzo a la deformación cuando el esfuerzo axial es cero. 

Presión de colapso - II

Analizando los efectos de presiones interior y exterior en el esquema, el esfuerzo será máximo en la dirección tangencial. Si se supone que la tubería se sujeta sólo a la presión exterior e p ; entonces, para i r = r la ecuación de los esfuerzos tangenciales será:

El uso de la resistencia a la cedencia efectiva S s para la compresión ( s -s ), se conforma en los términos de la ecuación (20), resultando la fórmula de la presión de colapso promedio, ecuación (21).