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16 de mayo de 2013
Propiedades y manejo de tuberas en campo, para pozos de petrleo y gas.
TESA MX David Hernndez Morales Vctor J. Vzquez V.
"Tenaris ha elaborado el presente informe para informacin general solamente, y la informacin contenida en este informe no tiene por objeto constituir ningn tipo de asesoramiento profesional o cualquier otro tipo de asesoramiento y se proporciona" tal cual es". Por lo que no se otorga ningn tipo de garanta. Tenaris no ha verificado ninguna informacin cualquiera que sea o haya sido facilitada por el solicitante en relacin con, o con el propsito de, la informacin contenida. El uso de la informacin es bajo la absoluta responsabilidad y riesgo propio del usuario y Tenaris no asume ninguna responsabilidad ni obligacin alguna por cualquier prdida, dao o lesin resultante de, o en conexin con cualquier informacin proporcionada en este documento o del uso del mismo. Los productos y servicios de Tenaris estn sujetos a los trminos y condiciones estndar de la Compaa o de lo contrario, a los trminos que resultan de los respectivos contratos de venta, servicios o licencia, segn sea el caso. A menos que se acuerde en virtud de dicho contrato de venta, servicios o licencia, que el solicitante requiere que Tenaris proporcione alguna garanta o asuma responsabilidad alguna en relacin con la informacin proporcionada en este documento, cualquier garanta o responsabilidad estar sujeto a la ejecucin de un acuerdo separado por escrito entre el solicitante y Tenaris. El presente informe es confidencial y ninguna parte de este informe podr reproducirse o divulgarse en cualquier forma o por cualquier medio, sin el permiso previo de Tenaris. Para informacin ms completa pngase en contacto con un representante de Tenaris o visitar nuestro sitio web en www.tenaris.com. Tenaris 2012. Todos los derechos reservados ".
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2
Contenido
Introduccin.
Procesos de Fabricacin para Tubera de Acero sin Costura.
Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Conexiones API Conexiones Premium Caractersticas Generales
Conclusiones
16 May 2013
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3
Introduccin
Tenaris es el lder global en la produccin de tubos de acero y provee servicios para perforacin, terminacin y construccin de pozos de petrleo y gas. Tenaris tambin es lder en la provisin de productos tubulares y servicios para plantas de procesamiento y generacin de energa, as como tambin para aplicaciones industriales especializadas y automotrices.
TenarisTamsa, el Centro Industrial de Tenaris en Mxico, es uno de los ms grandes del mundo en la fabricacin de tubos de acero para la industria energtica.
16 May 2013
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4
Tenaris en Mexico
TenarisTamsa es el nombre de Tenaris en Mxico y provee una amplia gama de tubera de acero sin costura para la industria del gas y petrleo; para exploracin, desarrollo y produccin de pozos Onshore y Offshore.
Operaciones
TenarisTamsa es uno de los centros de manufactura ms competitivos en el mundo.
Capacidad de Produccin: 1,200 mil toneladas de tubos de acero por ao.
Alrededor de 4,700 empleados directos.
Centro de Manufactura Centro de Investigacin y Desarrollo Servicios de Asistencia Tcnica en Campo Oficinas Comerciales
16 May 2013
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TESA MX TenarisTamsa
5
Tercer laminador, inaugurado en Mayo 11, es el ms moderno del mundo. Cubre una superficie de 100,000m donde se utilizaron 19,000 toneladas de estructura de acero..
16 May 2013
TenarisTamsa 3T
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6
Contenido
Introduccin.
Procesos de Fabricacin para Tubera de Acero sin Costura.
Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Conexiones API Conexiones Premium Caractersticas Generales
Conclusiones
16 May 2013
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Proceso para tubera sin costura
Proceso de Fabricacin
Pruebas de laboratorio Composicin qumica Ensayo de Tensin Impacto Tratamiento trmico Esfuerzos residuales Colapso
16 May 2013
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Contenido
Introduccin.
Procesos de Fabricacin para Tubera de Acero sin Costura.
Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Conexiones API Conexiones Premium Caractersticas Generales
Conclusiones
16 May 2013
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La tubera de revestimiento (revestidor casing) esta definida
como una tubera de dimetro exterior que va desde 4 1/2
(9.5 - 15.1 lb/pie) hasta 20 (133 lb/pie).
La tubera de produccin (aparejo tubing) esta definida
como una tubera de dimetro exterior que va desde 4 1/2
(12.60 - 26 lb/pie) hasta 1.050 (1.14 lb/pie).
Tubera de revestimiento y produccin Definicin por API
16 May 2013
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10
La tubera de perforacin (drill pipe) esta definida como una
tubera de dimetro exterior que va desde 2 3/8 hasta 6
5/8.
La tubera en cada extremo lleva un recalcado (EUE) y la junta
de perforacin (tool joint) se une al cuerpo del tubo a travs
de la soldadura a alta velocidad conocida como friction weld.
Tubera de perforacin
Definicin por API
16 May 2013
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El API ha designado el grado de acero, por una letra que fue
seleccionada arbitrariamente seguida por un nmero que
representa el mnimo esfuerzo a la cedencia en miles de
lb/pg2 psi.
Ejemplo: Una tubera en grado de acero N-80, tiene un
esfuerzo a la cedencia de 80,000 lb/pg2
N-80 = 80,000 lb/pg2 80,000 psi
Grado de acero
Definicin
16 May 2013
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12
Cualquier incremento de
carga de tensin es
acompaado de un
incremento de longitud, por
lo que esta Ley de Hooks es
solo aplicable en la regin
elstica.
Ley de Hooks
Grfico carga contra elongacin
Elongacin (e)
Carga (s)
esfuerzo cedencia fluencia ruptura
ltimo esfuerzo resistencia
E = Mdulo de Young
16 May 2013
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13
Grados de acero API
16 May 2013
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Grados de Acero Propietarios
TENARIS PROPRIETARY STEEL GRADES
SMYS [Ksi] 35 45 55 70 75 80 90 95 100 110 125 140 150
Sour Service TN 80S TN 90S TN 95S
Severe Sour Service TN 80SS TN 90SS TN 95SS TN 100SS TN 110SS
High Collapse Service TN 80HC TN 95HC TN 110HC TN 125HC TN140HC
High Collapse & Sour Service TN 80HS TN 95HS TN 100HS TN 110HS
Deep Well service TN 140DW TN 150DW
Critical Service TN 55CS TN 70CS TN 75CS TN 80Cr3 TN 95Cr3 TN 110Cr3
Low Temperature Service TN 55LT TN 80LT TN 95LT TN 110LT TN 125LT
Sweet Corrosion TN 95Cr13S TN 110Cr13S
High Ductility TN 35HD TN 45HD TN 70HD
Thermal Service TN 55TH TN 80TH
16 May 2013
Tenaris ofrece una amplia variedad de grados de acero propietarios los cuales ofrecen un mejor desempeo en sus propiedades mecnicas, comparados a los grados de acero API. Los grados de acero de Tenaris han sido diseados con la finalidad de cumplir con las necesidades de nuestros cliente en aplicaciones con condiciones demandantes.
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15
El espesor del tubo influye directamente
en las propiedades mecnicas.
En operaciones de perforacin,
terminacin, reparaciones y durante la
vida productiva del pozo, se puede
presentar desgaste mecnico (viajes,
rotacin, pescas, etc.) y/ desgaste
qumico (corrosin); luego entonces el
espesor ser ver reducido y como
consecuencia su capacidad mecnica.
Espesor del cuerpo del tubo
16 May 2013
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16
La fuerza de tensin FT, deber resistir
el propio peso de la tubera:
Tensin
FT = sy As
FT = 0.7854 sy (D2 - d2)
FT = p sy (Dt - t2)
16 May 2013
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Tensin
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La presin de estallamiento (burst)
esta dada por la ecuacin de Barlows
y adoptada por el API. La ecuacin
utiliza el 87.5% del valor nominal del
espesor del tubo; es decir el API le
permite al fabricante una tolerancia
mxima del 12.5% del espesor.
Presin Interna
Pbr = 0.875 2 sy t
D
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Presin Interna
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Presin Interna
Prueba hidrulica durante la fabricacin de la tubera
Todos los tubos son
probados hidrulicamente
entre el 80% (grados H-40,
J-55 y K-55) y al 90% de su
resistencia a la presin
interna durante 5 segundos.
Este valor es establecido por
la norma del API.
16 May 2013
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Colapso
Fuerza mecnica capaz de deformar un tubo por el efecto
resultante de las presiones externas.
16 May 2013
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Las propiedades mecnicas para tubera de resistente al alto colapso depende en gran proporcin de sus caractersticas dimensionales.:
Relacin dimetro exterior y espesor de pared
Excentricidad
Ovalidad
Propiedades Dimensionales
Tubera Alto Colapso
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Tubera de perforacin
Despus de haber fabricado el cuerpo del tubo y la barra para cortar la seccin
necesaria para maquinar el "Tool Joint", se procede a maquinar dicha seccin, as
tambin, se realiza el recalcado en ambos extremos del tubo.
Una vez que se tienen las tres piezas listas, se lleva a cabo el proceso de unin de
las piezas a travs de un proceso llamado "friction welder".
Proceso de Fabricacin
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Tubera de perforacin
Proceso Friction Welder
Imagen cortesa de Grant Prideco
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Tubera de perforacin
Grados
Existen cuatro grados de acero comnmente utilizado en la Industria Petrolera, los cuales son:
Grado
E 75
X -95
G 105
S - 135
Esfuerzo a la cedencia (psi)
75,000
95,000
105,000
135,000
16 May 2013
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Tubera de perforacin
La forma de identificar la tubera de perforacin es a travs
de las muescas que aparecen sobre el extremo pin.
Identificacin segn el grado
16 May 2013
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Longitud de los casing
El rango tres es el ms comnmente utilizado en las tuberas de revestimiento.
Rangos establecidos por la norma API 5CT/ISO 11960
Rango
1
2
3
Longitud (pies)
16 - 25
25 - 34
34 - 48
Longitud (m)
4.88 - 7.62
7.62 - 10.36
10.36 14.63
Mx. var. perm. (pies)
6
5
6
16 May 2013
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Longitud del tubing
El rango dos es el ms comnmente utilizado para las tuberas de produccin.
Rangos establecidos por la norma API 5CT/ISO 11960
Rango
1
2
3
Longitud (pies)
20 - 24
28 - 32
38 - 42
Longitud (m)
6.10 - 7.32
8.53 9.75
11.58 12.80
Mx. var. perm. (pies)
2
2
2
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Longitud del drill pipe
El rango dos es el ms comnmente utilizado para la tubera de perforacin (drill pipe).
Rangos. Norma ANSI/API 5DP. ISO 11961:2008
Rango
1
2
3
Longitud (pies)
20 - 23
29 - 32
40 - 45
Longitud (m)
6.10 - 7.01
8.84 9.75
12.19 13.72
Mx. var. perm. (pies)
-
2
3
16 May 2013
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Rangos de tubera
16 May 2013
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Marcaje de la tubera
Ejemplo: Casing 13 3/8 N-80 54.5 lb/pie BTC
Fecha 9.65 N S #### TAMSA ISO 11960/5CT-0124 Fecha 339.72 9.65 54.50 N S INSP. AMALOG P 13 MPA BC D Col. #### O.P. ####/ No. Tubo Longitud MT GRM INSP PEP HECHO EN MEXICO
ISO 11960/5CT-0124 Fecha N Col. ####
Punzonado
Para grados de acero resistentes a la corrosin no aplica
ISO 11960/5CT-0124
Fecha N Z O.P. ####
Logotipo Tamsa Logotipo API
Dimetro (mm)
Espesor (mm)
peso unitario (lb/pie)
grado
Tubo sin costura
(seamless)
Inspeccin
Amalog
Prueba hidrulica
(13 M_Pascales)
Conexin
Butress
Nmero de
colada
Nmero de orden de
produccin
Paso del drift a todo lo
largo del tubo
Gerencia de Recursos
materiales
Nmero del tubo y
longitud (m)
Normas y el nmero de
licencia del API a Tamsa
Nmero de cuadrilla
Cdigo de colores:
Cople: De acuerdo con ISO 11960/5CT.
Tubo: De acuerdo con cdigo de Pemex
CLIENTE
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Longitud de tubera real (prdida por enrosque Make up loss)
Longitud total (Lt)
Longitud efectiva (Le)
Prdida por enrosque (Lpe) Make up loss Le = Lt - Lpe
16 May 2013
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Calibracin de la tubera
Durante el proceso de fabricacin de las tuberas, estas son calibradas en su interior (paso del mandril drift) en dos ocasiones.
Posteriormente al realizarse las conexiones (pin y caja), nuevamente se vuelven a calibrar pero solamente los extremos de la conexin.
Paso del drift
16 May 2013
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Drift de la tubera
Norma API 5CT / ISO 11960
Dimetro de la tubera
Casing y liners:
Mayor a 13 3/8
13 3/8 - 9 5/8
Menor de 9 5/8
Tubing:
Mayor de 2 7/8
Menor de 2 7/8
Drill pipe:
Todos los tamaos
Longitud drift (pg)
12
12
6
42
42
4
Dimetro drift (pg)
DI 6/32
DI 5/32
DI - 4/32
DI 4/32
DI - 3/32
DI 6/32 16 May 2013
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Contenido
Introduccin.
Procesos de Fabricacin para Tubera de Acero sin Costura.
Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Conexiones API Conexiones Premium Caractersticas Generales
Conclusiones
16 May 2013
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La solucin perfecta para nuestros clientes sera un tubo lo suficientemente largo para alcanzar la profundidad deseada.
Es un ensamble mecnico que consta ya sea de dos piones y un cople, en una conexin roscada y acoplada, o bien, en un pin y una caja maquinados en un diseo integral
Introduccin
Por qu son necesarias las Conexiones?
16 May 2013
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Introduccin
Funcional
Sellabilidad
Aprietes y Desaprietes
Fcil de usar y reparar en campo
Capacidad Estructural
Eficiencias: Tensin, Compresin, Flexin.
Geomtrico
Acoplada, Integral, etc.
Qu requerimientos se necesitan en una Conexin?
16 May 2013
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La rosca de la conexin es usada para mantener unidas mecnicamente dos piezas de tubera con el fin de mantenerse como un solo elemento.
Las conexiones acopladas consisten de dos miembros: pin en
ambos extremos ms un cople caja.
Las conexiones integrales consisten en un extremo pin y el otro
extremo caja.
Definicin de Conexin segn API
Introduccin
16 May 2013
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Nomenclatura
Rosca
16 May 2013
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Nomenclatura
Conexin
16 May 2013
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Sello Entre Roscas.- Mediante la interferencia de los hilos en todo lo
largo de la rosca al desplazarse durante el apriete hasta alcanzar su
torque. El sello se realiza al rellenarse los micro-huecos entre los hilos
mediante la grasa aplicada.
Sello Metal-Metal.- El sello se origina por la opresin de los planos
deslizantes adyacentes pin-caja.
Sello Resilente.- Se realiza mediante el anillo de tefln materiales
similares. Ayuda como barrera contra la corrosin.
Sellabilidad
Por Tipo
16 May 2013
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42
Tipos de Conexiones
Acopladas
Lisas Formadas Recalcadas
Integrales
Se utiliza un cople y las roscas se maquinan directamente.
Se maquinan la roscas sobre los extremos.
Se incrementa el espesor en un proceso de forja en caliente.
El pin es suajeado y la caja es expandido en fro.
Por gnero: acopladas e integrales
16 May 2013
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43
Tipos de Conexiones
Acopladas
Para estas conexiones se roscan piones en ambos extremos de la
tubera. Se integra un tercer elemento llamado cople: pequeo tramo
tubular de dimetro mayor que el de la tubera, roscado internamente
con dos cajas en ambos extremos y posteriormente apretado en uno de
ellos con la tubera.
16 May 2013
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44
Son aquellas que se rosca en un extremo caja y
en el otro pin.
Tipos de Conexiones
Integrales
16 May 2013
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TESA MX TenarisTamsa
45
Lisas .- Se maquinan las roscas sobre los extremos
del tubo sin aumentar el dimetro exterior del
mismo.
Sub-clasificacin de conexiones Integrales
TSH W513
Tipos de Conexiones
16 May 2013
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Formadas - El extremo pin es suajeado (cerrado) y el extremo caja es
expandido en fro sin rebasar el 5% en dimetro y el 2% en espesor;
posteriormente se aplica un relevado de esfuerzos.
TSH SLX TSH W521
Sub-clasificacin de conexiones Integrales
Tipos de Conexiones
16 May 2013
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Tipos de Conexiones
Recalcados - Se incrementa el espesor en el cuerpo del tubo a travs de
un proceso de recalcado en caliente. Posteriormente se rosca en un
extremo el pin y en el otro la caja.
TSH W533
Sub-clasificacin de conexiones Integrales
16 May 2013
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48
Contenido
Introduccin.
Procesos de Fabricacin para Tubera de Acero sin Costura.
Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Conexiones API Conexiones Premium Caractersticas Generales
Conclusiones
16 May 2013
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Conexiones API
Tubing: EUE (1.050 - 4 1/2) NUE (1.050 - 4 1/2) IJ (1.315 - 2.063)
Casing: STC (4 1/2 - 20) LTC (4 1/2 - 20)
30 Fx
Fn
Ft
Ventajas: Fcil de fabricarse Fcil de apretarse Fcil de usarse en campo Bien conocida
Desventajas: Poca resistencia a la tensin Baja sellabilidad
8 HRR (API STD 5B)
16 May 2013
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50
Casing BTC: (4 1/2 - 20)
Espacio entre roscas mayor a la conexin 8HRR
Fx
Fn
3 10
Conexiones API
Buttress (API STD 5B)
16 May 2013
Ventajas: Fcil de fabricarse Fcil de apretarse Alta resistencia a la tensin Bien conocida
Desventajas: Baja sellabilidad
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Contenido
Introduccin.
Procesos de Fabricacin para Tubera de Acero sin Costura.
Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Conexiones API Conexiones Premium Caractersticas Generales
Conclusiones
16 May 2013
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TESA MX TenarisTamsa
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Flanco a flanco
Cresta y valle
Ventajas: Mismo desempeo bajo
cargas de tensin y compresin.
Desventajas : Alto desempeo a
cargas de tensin con respecto a
cargas de compresin.
No permite movimiento
Desventajas: Ligera tendencia a
engranaje.
Permite movimiento
Ventajas: Baja tendencia al
engranaje.
Conexiones Premium Tipos de perfil
16 May 2013
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Tipo gancho
Tipo cua
Contacto cresta y valle
DOVETAIL
SHAPE
Ventajas:
No riesgo de desconexin (jump-out).
Baja tendencia al engranaje.
Desventajas:
Alto desempeo a cargas de
tensin con respecto a cargas de
compresin.
Ventajas:
Alto desempeo a cargas de tensin y compresin.
Alta resistencia al torque..
Desventajas:
Ligera tendencia a engranaje.
Contacto flanco a flanco
Negative Load flank angle
Conexiones Premium Tipos de perfil
16 May 2013
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TESA MX TenarisTamsa
55
BOX Sello metal a metal externo
Sello metal a metal interno
Hombro
Rosca de doble paso
BOX
PIN
Conexiones Premium Caractersticas de perfil
16 May 2013
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TenarisXP Buttress
Principales Caractersticas: 100% eficiencia a la tensin. Capacidad estructural asegurada. Flexin igual al cuerpo del tubo. Capacidad a Extra torque. Dimetro interior liso. Hombro de torque positivo. Compatible con Buttress normal.
Aplicaciones: Perforacin con Casing (DWC). Shales
16 May 2013
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Tenaris Blue
16 May 2013
Principales Caractersticas:
Diseada para ofrecer un alto desempeo y versatilidad.
Probada bajo ISO 13679 CAL IV. 100% eficiencia a la tensin. Capacidad estructural asegurada. Flexin igual al cuerpo del tubo. Capacidad a Extra torque. Dimetro interior liso. Hombro de torque positivo.
Aplicaciones: Superficial. Intermedia. Produccin. Liners. Aparejos de produccin.
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TSH Wedge Serie 500
Principales Caractersticas: La mejor combinacin entre conexin
esbelta integral y desempeo. Alta eficiencia a la tensin y
Compresin. Resistencia para altos torques. Capacidad estructural asegurada. Perfil robusto de la conexin. Fcil de utilizar en campo.
Aplicaciones: Tubera Conductora. Superficial. Intermedia. Produccin. Liners. Aparejos de produccin. Sartas de trabajo.
16 May 2013
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Cdigo de la Serie 500
16 May 2013
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TSH Wedge Serie 600
Caractersticas:
La serie 600 es una nueva familia de conexiones de TenarisHydril diseada para cumplir con los requerimientos ms exigentes y con un desempeo excepcional. Perfil tipo cua Disponible de 4 " a 7" de OD 90% tensin 94% compresin Alta resistencia a la flexin Alta resistencia al torque Disponible en nuestra Tecnologa
Dopeless
Aplicaciones: Pozos de alcance extendido y
horizontales Shales Pozos profundos
16 May 2013
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TESA MX TenarisTamsa
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TSH Wedge Serie 500 & 600
Torque
Vueltas
Torque de cedencia
Torque Lmite Operacional
Torque de apriete mximo
Torque de apriete ptimo
Torque de apriete mnimo
Torques recomendados
Torques recomendados para apriete en superficie
Margen de seguridad
Esquematizacin de torques en Series 500 & 600
16 May 2013
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Lubricar adecuadamente durante el apriete para prevenir el desgarre
de los hilos de la roscas.
Tener propiedades de sellabilidad para prevenir fugas a temperaturas
mximas de 150 C y evitar su degradacin (ni cambios de volumen y
verse fluida).
Tener capacidad para rellenar microhuecos y evitar fugas en las roscas
API (casing-BCN) (tubing-8HRR) para altas presiones (ejemplo: 10,000
psi).
Grasa para Roscas
Caractersticas generales
16 May 2013
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No deber secarse, endurecerse, evaporarse u oxidarse lo cual puede
cambiar sus propiedades.
Ser resistente a la absorcin del agua.
Deber ser fcilmente aplicable con brocha en todas condiciones
climatolgicas y principalmente en regiones rticas.
Norma aplicable API RP 5A3
Grasas conocidas: 2020 (muy utilizada para 8HRR y BCN), Bestolife y
Kendex (almacenamiento)
Grasa para Roscas
Caractersticas generales
16 May 2013
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Alineacin durante la introduccin de la tubera
16 May 2013
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Apriete en campo
16 May 2013
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Contenido
Introduccin. Procesos de Fabricacin para Tubera sin Costura. Tipos de Tubera y Conceptos Generales Revestimiento Produccin Perforacin
Conexiones Tipos de conexiones Grficas de apriete
Conclusiones
16 May 2013
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Conclusiones
TenarisTamsa es lder en la produccin de tubos de acero para la Industria de Gas & Petrleo; durante la perforacin, terminacin y conduccin, proveyendo tubera:
Revestimiento
Produccin
Perforacin
La tubos de acero de TenarisTamsa se fabrican bajo estrictos procesos de manufactura, incluyendo pruebas de laboratorio para certificar y garantizar la calidad de cada producto.
TenarisTamsa provee una amplia familia de conexiones para todas las aplicaciones, incluyendo conexiones API y Conexiones Premium propietarias.
16 May 2013
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68
Gracias!
(Preguntas)