manual de selección de casing (tenaris siderca)

8/3/2019 Manual de Seleccin de casing (TENARIS SIDERCA)

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2 Manual de Seleccin de Casing

El propsito de los grficos de seleccin de tuberas es el de

brindar una referencia rpida para obtener un diseo econ-

mico de tuberas, bajo hiptesis de carga convencionales y de

acuerdo con factores de diseo universalmente difundidos.

Estos grficos cubren nicamente el diseo de tuberas de

superficie y produccin (casing de produccin) tomando en

cuenta solamente grados de acero y uniones de la norma API

5CT y ut ilizando parmetros resistenciales calculados deacuerdo con la norma API 5C3.

Dado que los casos planteados no implican uso de grados

de acero ni conexiones propietarias de Tenaris, todos los pa-

rmetros resistenciales de las tuberas se han calculado de

acuerdo con las especificaciones de API 5C3.

Al ser muy dificultoso cubrir todas las posibilidades que se con-

jugan en un diseo, sugerimos tomar este manual como referen-

cia. El Servicio de Asistencia Tcnica queda a entera disposi-

cin de los usuarios para la realizacin de diseos que, debido a

la complejidad del pozo, requieran un anlisis ms exhaustivo.

Estos grficos han sido concebidos teniendo en cuenta aspec-

tos fundamentales en la performance de un pozo, tales como:

Asegurar una adecuada integridad mecnica del pozo dado

por un diseo capaz de soportar las cargas que puedan apa-

recer durante la vida til del pozo.

Disear columnas para optimizar los costos durante el

tiempo de operacin del pozo.

Flexibilidad del diseo para afrontar posibles cambios

en los planes de perforacin, tales como profundizacioneso desviaciones.

Introduccin


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Manual de Seleccin de Casing 3

Tubera Gua

La tubera gua es la primera seccin en una columna. Pro-

vee sostn a formaciones inconsolidadas, asla zonas acufe-

ras y brinda proteccin contra escapes de gas. Esta caera

se cementa hasta la superficie.

Tubera de Superficie

La tubera de superficie brinda proteccin contra surgencias,

aisla zonas acuferas y previene prdidas de circulacin.

En las cartas presentes, el dimetro considerado para este

tipo de tubera es de 9 5/8 pulgadas.

Tubera Intermedia

La tubera intermedia suministra aislacin en zonas inesta-

bles del pozo, en zonas de prdidas de circulacin, de bajas

presiones y en capas productoras. Las presiones que tiene que

soportar pueden ser considerables. El tope de cemento tiene

que aislar cada una de las capas productoras para evitar futu-

ras contaminaciones.

Tubera de Produccin

La tubera de produccin se utiliza para aislar zonas pro-

ductivas y contener presiones de formacin. Tiene que

estar diseada para soportar presiones de inyeccin provis-

tas, por ejemplo, por una estimulacin por fractura, pro-

duccin asistida por Gas Lift, e incluso para cementacin,

que en este tipo de tuberas suele ser muy crtica. En caso

de falla del tubing, es la cmara de contencin de los fluidosde reservorio.

Las tuberas consideradas en estos grficos son de 5 1/2 y

7 pulgadas.

Liner

El lineres una tubera que no se extiende hasta la cabeza

del pozo, sino que se cuelga de otra tubera que le sigue en

dimetro y sta hasta la boca del pozo. La tubera colgada

permite reducir costos y mejorar la hidrulica en perfora-

ciones ms profundas. Los liners pueden funcionar como

tubera intermedia o de produccin, normalmente cemen-

tada en toda su longitud.

Tipos de Tuberasy Funciones


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Un diseo de casing es exitoso cuando ofrece resistencia

mecnica y funcionalidad suficiente para realizar

maniobras de completacin, profundizaciones, produc-

cin y workoverdurante la vida til del pozo a un costo

optimizado.

Cantidad despreciable tanto de CO2 como de H2S

Pozo ficticio

Pozo vertical

Tope de cemento hasta la mitad de la tubera

Gradiente normal de temperatura

Gradiente de fractura calculado por la frmula de Zamora

Densidad de cemento variando desde 12,5 ppg hasta 16,2 ppg

Todas conexiones API

Diseo

Condiciones AsumidasCasing de Produccin y Tubera de Superf icie


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Las anteriores condiciones no son ms que las que represen-

tan a un pozo promedio de baja complejidad.

Pero a la hora de contar con pozos ms problemticos, para

realizar dichos diseos, el Servicio de Asistencia Tcnica

de TenarisSiderca solicitar al cliente una serie de datos adi-

cionales que podr depender de la ubicacin de la cuenca,

del yacimiento, t ipo de pozo, etc. Entre los ms importantes

se cuentan:

Densidad y tipo de lodo de perforacin

Trayectoria del pozo Presin poral de formacin

Presin de fractura estimada

Perfil de temperatura

Localizacin de zonas permeables

Zonas de posibles prdidas de circulacin

Altura de cemento

Presencia de H2S y/o CO2, domos salinos, etc.

Datos histricos del yacimiento

Informacin RequeridaCasing de Produccin y Tubera de Superf icie


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Son cinco los factores de diseo empleados en la confeccin

de los grficos.

Nota: Todos los factores de diseo son Valores MnimosConsiderados. Podrn ser cambiados a criterio del disea-

dor/operador.

(*) En ambos casos la resistencia de la unin se reemplazar

por la del cuerpo del tubo si sta fuera menor.

Factores de Diseo

Estallido FDE = = 1.150Mnima presin de f luencia int erna

Mxima presin dif erencial int erna

Colapso FDCLL = = 1.125Resistencia al colapso del t ubo

Presin de colapso equivalente

Traccin* FDT = = 1.750Resistencia de la unin a la traccinMxima carga esttica de t raccin

Compresin* FDC = = 1.300Resistencia de la unin a la compresin

Mxima carga esttica de compresin

Von Mises FDVME = = 1.250Mnima tensin API de fluencia

Tensin equivalente VME


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A) Tuberas de Superficie

Los casos de carga a considerar son:

Caso base

Test de presin

1/3 de la tubera evacuada

1/3 del lodo reemplazado por gas Surgencia

Caso base

En el caso base, las tuberas se asumen cementadas de

acuerdo con siguiente esquema:

Las tuberas ut ilizadas como casing conductor, casing de

superficie y casing liners son cementadas en su totalidad.

Las tuberas ut ilizadas como casing de produccin son

cementadas hasta el 50% de su profundidad.

El perfil de presin externa se genera con el gradiente dado

por el lodo y el cemento, ubicando en la parte superior

del anillo de cemento el lodo utilizado para perforar dicha

seccin. El mismo lodo tambin se utiliza como columna

hidrosttica interna del casing.

El caso base contempla el estado de la tubera una vez que

el cemento se ha desplazado en su totalidad.

En estas circunstancias iniciales, no se aplica ninguna

fuerza de "colgado" a la tubera.

Test de Presin

Para el caso de Test de Presin se asume que el casing est

lleno de lodo y es sometido a presin interna en superficie

para lograr en el zapato una presin igual a la del gradien-

te de fractura seguro de la formacin. Este gradiente se-

guro es igual al gradiente de fractura de la formacin ms

0,2 ppg para pozos de desarrollo o 0,5 ppg para el caso de

pozos exploratorios.

El perfil de presin poral se usa como presin externa para

el caso de test de presin.

Condiciones de

Servicio


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1/3 evacuada

El casing es internamente evacuado desde la superficie hastacompletar 1/3 de la mxima profundidad del pozo. Debajo

de esa profundidad se encuentra el peso del lodo para la pr-

xima tubera.

La presin externa es la originada por el peso del lodo con el

que la caera fue bajada.

El perfil de la temperatura creado en este caso de carga es el

esttico.

1/3 reemplazado por gas

Como en el caso de 1/3 evacuado, mltiples casos de carga

se pueden generar al reemplazar 1/3 del lodo de perforacin

por gas. La tubera pasa de estar sometida al colapso a es-

tarlo a presin interna.


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Surgencia

Este caso es generado a part ir de una surgencia de 50 o 100

bbl de gas de diferente densidad dependiendo del tipo de

pozo. Para el caso de los exploratorios, 2 ppg, y para el caso

de los de desarrollo, 1 ppg sobre la densidad del lodo.

El perfil de temperatura de la surgencia se genera basndo-

se en la temperatura circulante.

Al igual que la condicin de 1/3 reemplazado por gas, ml-

tiples casos de surgencia pueden ser generados. Un sistema

experto calcula las posibles fracturas basndose en el gra-

diente seguro de fractura.

La altura de la columna de gas depender del dimetro del

pozo, de los portamechas y de las barras de sondeo.


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B) Tuberas de Produccin

Casos de cargas considerados:

Caso base

Completamente evacuado

Prdida cerca de superf icie a temperat ura esttica

Prdida cerca de superf icie a temperatura dinmica

Totalmente Evacuado

Si el casing de produccin es totalmente evacuado interior-

mente, se produce un severo caso desde el punto de vista del

colapso.

Al bajar la columna, el peso del lodo se encuentra en el es-

pacio anular.

Se utiliza un perfil de temperatura esttico.

Caso base

En el caso base, las tuberas se asumen cementadas de

acuerdo con el siguiente esquema:

Las tuberas ut ilizadas como casing conductor, casing de

superficie y casing liners son cementadas en su totalidad.

Las tuberas ut ilizadas como casing de produccin son

cementadas hasta el 50% de su profundidad.

El perfil de presin externa se genera con el gradiente dado

por el lodo y el cemento, ubicando en la part e superior del

anillo de cemento el lodo utilizado para perforar dicha sec-

cin. El mismo lodo tambin se utiliza como columna

hidrosttica interna del casing.

El caso base contempla el estado de la tubera una vez que

el cemento se ha desplazado en su totalidad.

En estas circunstancias iniciales, no se aplica ninguna

fuerza de "colgado" a la tubera.


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Prdida de Tubing en Superf icie

(Temperatura Dinmica)

La condicin dinmica simula los esfuerzos que soporta la

tubera durante una produccin constante del pozo.

Este caso es idntico al de prdida en tubing esttico, la di-

ferencia es que en el dinmico es el flujo (caliente) el que de-

termina las presiones tanto por directa como por anular y

las cargas a las que ser sometida la tubera.

Prdida de Tubing en Superf icie

(Temperatura Estt ica)

El interior del casing soporta la presin del reservorio msla columna de fluido existente entre el tope delpackery su-

perficie, siendo un caso severo desde el punto de vista de la

traccin y la presin interna.

La presin natural pora l es la que se usa como perfil de pre-

sin externa.

El mismo caso de carga por prdida de tubing en superficie

se usa tanto para casing linercomo para tieback.


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Modo de Uso delos Grficos

En cada uno de estos grficos

se representan las distintas

combinaciones posibles entre

dimetros y densidad de lodos.

En cada uno de los grficos

aparece un dimetro con las

distintas densidades de lodos,

que varan entre 8,6 y 11 ppg.

El interesado no tiene ms

que conocer la profundidad

del pozo que desea entubar.

Ese valor est expresado en

metros y est dispuesto en

sentido vertical descendente.

Una vez que encontr el

valor de inters tiene que des-

plazarse horizontalmente

hasta cortar la primera co-

lumna, que mostrar, para

los metros deseados, los tipos

de aceros y conexiones ms

apropiados para satisfacer

las hiptesis y los factores de

diseo.


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Tenaris y sus compaas miembro han elaborado el presente folleto para fines informativos generales. Tenaris no

asume ninguna responsabilidad ni obligacin por prdidas, daos o lesiones emergentes del uso de la informacin

y los datos contenidos en este folleto. Las garantas, indemnizaciones y cualquier otra obligacin resultar slo

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