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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009 Perforación de Pozos La TP es la parte más larga de la sarta, es también llamada la de trabajo, es la que entra y sale continuamente del agujero. La TP tiene cuatro grados API: 1. E-75, con resistencia mínima a punto cedente de 75000 2 (de modulo de Young). 2. X-95, con resistencia mínima a punto cedente de 95000 2 . 3. G-105, con resistencia mínima a punto cedente de 105000 2 . 4. S-135, con una resistencia mínima a punto cedente de 135000 2 . Los últimos números multiplicados por 1000 me dan el punto cedente o modulo de Young. Las Fallas en la Tubería de Perforación. Lo esencial es que casi todas las fallas de la Sarta en la TP provienen de fatiga del metal, las fallas ocurren en el punto de concentración de la combada. En el cuerpo del tubo el espesor de pared es menor que el de la junta, luego el tubo se dobla más fácilmente, de ahí que la mayor parte de las fallas ocurran en el tubo y no en la junta. En la TP las fallas ocurren en el cuerpo del tubo, en los DC’s en las juntas . La Tubería de Perforación también está sujeta a esfuerzos cíclicos de tensión, compresión, torsión y flexión. La flexión y la rotación producen una alternación de estados de tensión y compresión en ciertos puntos específicos de la tubería de perforación, principalmente en las uniones de tuberías y las áreas cercanas a cada recalcado.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

La TP es la parte más larga de la sarta, es también llamada la de trabajo, es la

que entra y sale continuamente del agujero.

La TP tiene cuatro grados API:

1. E-75, con resistencia mínima a punto cedente de 75000 𝑙𝑏

𝑝𝑙𝑔 2 (de modulo de

Young).

2. X-95, con resistencia mínima a punto cedente de 95000 𝑙𝑏

𝑝𝑙𝑔 2.

3. G-105, con resistencia mínima a punto cedente de 105000 𝑙𝑏

𝑝𝑙𝑔 2.

4. S-135, con una resistencia mínima a punto cedente de 135000 𝑙𝑏

𝑝𝑙𝑔 2.

Los últimos números multiplicados por 1000 me dan el punto cedente o modulo de

Young.

Las Fallas en la Tubería de Perforación.

Lo esencial es que casi todas las fallas de la Sarta en la TP provienen de fatiga del

metal, las fallas ocurren en el punto de concentración de la combada.

En el cuerpo del tubo el espesor de pared es menor que el de la junta, luego el

tubo se dobla más fácilmente, de ahí que la mayor parte de las fallas ocurran en el

tubo y no en la junta.

En la TP las fallas ocurren en el cuerpo del tubo, en los DC’s en las juntas.

La Tubería de Perforación también está sujeta a esfuerzos cíclicos de tensión,

compresión, torsión y flexión.

La flexión y la rotación producen una alternación de estados de tensión y

compresión en ciertos puntos específicos de la tubería de perforación,

principalmente en las uniones de tuberías y las áreas cercanas a cada recalcado.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

El factor principal relacionado con la fatiga es la flexión cíclica ocasionada cuando

esta gira en un pozo que sufre un cambio de dirección (pata de perro o dogleft)

produciendo esfuerzos cíclicos (tensión y compresión) con cada rotación.

La fatiga puede ocurrir aunque el peso de la barra se mantenga para evitar que la

sarta de perforación se pandee, y aunque uno exista una deformación permanente

(tubería doblada) en la sarta de perforación.

Si el esfuerzo de flexión excede el límite de resistencia del metal, la tubería podrá

fallar.

El tipo de acero de la junta es 4140 con YP de 100 000 psi, un punto de cedencia

mayor que la E-75 y X-95 pero menor que la G-105 y S-135.

Para que la junta tenga mayor resistencia se aumenta el área de acero

engrosando las paredes de la junta y utilizando recalcado en la zona de

transición de la junta con el tubo.

Tiene tensión y compresión

porque está girando

doblada.

La carga axial por el peso.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

Las cajas de uniones tienen ahusamiento a 18 grados los que embonan en los

elevadores a 18 grados. Los elevadores tienen un ahusamiento de 18º.

Los piñones generalmente tienen hombros con un ahusamiento a 35 grados para

ayudar a centrar la tubería.

La mayoría de las

TP de 23

8

′′a 2

1

2

′′y de

31

2

′′tienen recalcado

interior.

La mayoría de las

TP de 41

2

′′a 5 tienen

recalcado interior y

exterior.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

El A.P.I. ha establecido pesos y dimensiones estandarizadas de uniones de

tuberías para los pesos.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

A mayor resistencia de la tubería mayor espesor de la junta.

Al utilizar tuberías de perforación, es necesario clasificar las tuberías de acuerdo al

trabajo que han realizado que incide en las características físicas y mecánicas de

estas herramientas.

Clasificación de acuerdo al Uso:

a) Tubería Nueva. Tubería recibida de fábrica.

b) Clase Premium. Tubería usada de alto registro.

c) Clase Dos. Tubería usada para perforar pozos someros.

d) Clase Tres. Tubería usada para perforar pozos con agua.

e) Clase Cuatro. Tubería de desecho.

Todas estas clasificaciones son el resultado de una inspección periódica a que

son sometidas las tuberías de perforación ya que las tuberías a través del trabajo

que desempeñan van perdiendo sus especificaciones, cambiando de clasificación.

2 ranuras

3 ranuras

Esta liso no hay marca en el piñón

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos Indicador de la clasificación de tubería con franjas de color.

Conexiones y Roscas.

El apriete en las roscas es de vital importancia para evitar fallas, por lo tanto el

enrosque tiene por objeto:

A. Mantener sellos perfectos que eviten fuga de los fluidos de perforación.

B. Evitar las roturas de las mismas cuando se sometan a esfuerzos.

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Perforación de Pozos

Piñón Caja

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

Descripción de una Rosca.

A – VALLES

B – CRESTAS

C – FLANCOS

D – ALTURA DEL HILO

E – PASO DE HILO

F – EJE DE HILO

G - ANGULO DEL HILO

H – RADIO DEL VALLE

I – RADIO DE LA CRESTA

J – ANGULO DE INCLINACIÓN

5 Roscas por pulgada (TPI) el calibrador de

perfil de rosca debe estar marcado V-

0.040, 5 TPI, 3” TPF se usa con:

API REG 23′′

8, 2

7′′

8, 3

1′′

2, 4

1′′

2

API F.H. 31′′

2, 4

1′′

2

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

Para las barrenas la rosca más utilizada es la API REGular.

Para la V-0.038 son 4 roscas por pulgada (TPI) con una inclinación de 2’’ por cada

pie (TPF).

Para la V-0.050 son de API Reg. 65

8

′′y tiene 2 pulg por pie de inclinación.

Caja Piñón

Las medidas principales que podemos identificar en Perforación, rápidamente es

el diámetro de la boca de la caja (E) y el diámetro del piñón (C), tienen de

diferencia 1

16 de todas las cajas, y si es

1

16 quiere decir que hay

1

32 de cada lado.

¿Cuál es el tipo de rosca? Conocemos los hilos por cada pulgada.

Hay algunas conexiones que pueden tener el mismo diámetro de la caja, pero su

rosca diferentes hilos por pulgada.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

La regla tiene 3 perfilometros.

NC35 es equivalente con 5XH.

Conexión NC y su equivalente NC.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos Apriete de Roscas.

Las roscas deben apretarse con el objetivo de formar un solo cuerpo entre dos

diferentes cuerpos, es decir deben de ser integras y capaces de resistir las

mismas tensiones del cuerpo además de tener integridad para evitar la fuga de

líquidos, en las roscas comunes de perforación el sello que soporta la presión

interna y evita la fuga de fluido es en el contacto del reborde del piñón y caja.

Este apriete depende del área de material de los cuerpos en contacto así como del

tipo de rosca.

Sin embargo todas las roscas tienen su apriete y este depende del par de torsión a

la cual es apretada.

Par de apriete = F x D

Al aumentar el grueso del piñón necesitaremos como apriete mas torque porque lo

va a necesitar.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

∴ 𝐹 =𝑃𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑟𝑖𝑒𝑡𝑒

𝐿𝑜𝑛𝑔.𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑙𝑎𝑣𝑒 𝑒𝑛

𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒

𝑝𝑖𝑒

Donde podemos definir que al incrementar la palanca, la fuerza será menor.

¿Cuál es la fuerza que se le debe de aplicar a una llave de 5 pies si se

requiere apretar una rosca de 𝟔𝟓

𝟖

′′?

Datos:

Brazo de palanca = 5 pies

𝐹 =46509 𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒

5 𝑝𝑖𝑒= 9302 𝑙𝑏

para apretar una rosca de 65

8

′′

Dinamómetro.

Un dinamômetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton y no debe confundirse con la balanza (instrumento utilizado para medir masas), aunque sí puede compararse a la báscula.

Estos instrumentos consisten generalmente en un muelle contenido en un cilindro de plástico, cartón o metal generalmente, con dos ganchos, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan marcada una escala, en unidades de fuerza, en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una fuerza sobre el gancho inferior, el cursor del cilindro inferior se mueve sobre la escala exterior, indicando el valor de la fuerza.

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos Sartas.

Las sartas se someten a esfuerzos (tensión, compresión, presión interna y

externa, doblez, fatiga, torsión, abrasión, erosión y corrosión).

La acción independiente o combinada de dichos esfuerzos puede causar

problemas durante la perforación, tales como: desprendimientos, pegaduras por

presión diferencial, altos arrastres y fugas en los elementos tubulares.

Un adecuado diseño de la sarta especialmente de la tubería de perforación es

fundamental para el éxito del trabajo.

Un sobre diseño, que exija componentes con resistencias mayores (tuberías con

mayor diámetro en el cuerpo y junta), también incrementa el costo de la

perforación y pone en riesgo la integridad de las tuberías de revestimiento.

Sin embargo la tubería puede estar sometida a esfuerzos que hacen que el

material falle.

Fatiga Pura.

El acero es capaz de absorber cargas dinámicas o esfuerzos cíclicos

infinitamente, si el esfuerzo se mantiene bajo ciertos límites. La composición

química, el acabado de la superficie y las propiedades tensiones del acero

determinan en parte este límite de fatiga o de resistencia. La fatiga pura es una

ruptura del metal con ausencia de irregularidades en su superficie, o sea, sin

causas visibles.

Actualmente la fatiga del metal en las tuberías de perforación

realmente no puede medirse.

La resistencia a la fatiga del acero se presume que es

aproximadamente la mitad de su resistencia a la tensión.

Pueden hacerse cálculos para un grupo dado de condiciones de pozo abajo, con

el fin de indicar el porcentaje de fatiga por esperarse. Sin embargo, el mejor

indicador de fatiga es la frecuencia de las fallas.

no es la misma rotación a

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Eduardo Pérez Tosca 19 de Octubre del 2009

Perforación de Pozos

Principio fundamental. Los esfuerzos a que se somete la sarta deben ser

siempre inferiores a las resistencias de los componentes sin deformarse

permanentemente o alcanzar su límite elástico.

Cuando el límite elástico de un componente tubular se rebasa, este sufre una

deformación permanente y consecuentemente, una drástica.

Un diseño adecuado de la sarta de perforación permite reducir costos y tiempos

de perforación a través de:

1. Optimizar el número de lastrabarrenas, tubería pesada y tubería de trabajo.

2. Reducir el riesgo de desprendimiento o ruptura de los componentes de la

sarta de perforación.

3. Reducir la posibilidad de pegaduras por presión diferencial.

4. Mantener un control sobre la verticalidad o inclinación del pozo desde el

inicio de la perforación y, por lo tanto, reducir arrastres por tortuosidad del

agujero.

Arrastre quiere decir que hay fricción entre la sarta y las formaciones.

El modulo de Young E es la fuerza

necesaria por unidad de superfície

para producir un estiramiento de la

cuerda igual a su longitud inicial.

Para motivos prácticos, el modulo

de Young es valor de tensión en el

cual un material sufre una

deformación permanente.