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UNIDAD 2:
DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS APLICADAS Y SUS EFECTOS A LA TUBERÍA DE EXPLOTACIÓN Y PRODUCCIÓN
2.1
PROPIEDADES DE L AS TUBERIAS TUB ERIAS
•
Es un segmento cilíndrico hueco compuesto generalmente
de acero con una geometría definida por el diámetro y el espesor del cuerpo. El acero es un metal refinado que se obtiene a partir de la fundición de un lingote de hierro combinado con otros elementos químicos.
¿QUÉ ES UNA TUBERÍA?
GEOMÉTRICAS
DIÁMETRO EXTERIOR
DIÁMETRO INTERIOR
ESPESOR
MECÁNICAS
CLASE
GRADO
RESISTENCIA A LA TENSIÓN
RESISTENCIA A LA PRESIÓN INTERNA
RESISTENCIA AL COLAPSO
RESISTENCIA A LA TORSIÓN
•
Resistencia.- Es el esfuerzo máximo que un material puede soportar antes de que ocurra una falla (resistencia a la tensión, colapso y presión interna).
•
Rigidez.- Una estructura es rígida si soporta un gran esfuerzo con una mínima deformación.
•
Ductilidad.- Es la capacidad de un material para
soportar
grandes
deformaciones
inelásticas antes de la fractura. Se asocia con los esfuerzos de tensión.
2.1.1
PROPIEDADES
•
Maleabilidad.- Es la capacidad de un material para soportar grandes deformaciones inelásticas antes de la fractura. Se asocia con los esfuerzos de compresión.
•
Maquinabilidad.- Es la facilidad con la que un material puede maquinarse.
CARACTERÍSTICAS DE LA TUBERÍA DE PERFORACIÓN (TP)
•
La longitud es la medida que tiene el tubo de la caja del piñón. La tubería de perforación se suministra en el siguiente rango API de longitud:
•
Rango 1
7.5 a 8.5 metros
Rango 2
8.5 a 9.5 metros
Rango 3
9.5 a 10.5 metros
El diámetro exterior es la medida que tiene el cuerpo del tubo en su parte externa.
•
.
El diámetro interior es la medida interna de un tubo de perforación.
•
La clase en una tubería se refiere al grado de usabilidad que ha tenido dicha tubería.
CLASIFICACIÓN DE LA TP POR USABILIDAD Tipo
Descripción
Código de color
Clase I
Tubería nueva. Se presenta en
Una franja blanca
sus datos de tensión, torsión y presión interna y colapso. Premium
Resistencia del 80%
Dos franjas blancas
Clase II
Resistencia del 65%
Una franja amarilla
Clase III
Resistencia del 55%
Una franja azul
Clase IV
Deshecho
Una franja roja
•
El espesor es el grosor (área transversal) que tiene la pared de un tubo de perforación =
4
( − )
= − 2
•
El grado en una tubería nos indica el tipo de acero con que fue construido.
GRADOS MÁS COMUNES EN LA TP Grado
PCP
PCP min
PCP máx
(psi)
(psi)
(psi)
E- 75
85,000
75,000
105,000
X-95
110,000
95,000
125,000
G-105
120,000
105,000
135,000
S-135
145,000
135,000
165,000
2.1.2 Fuerzas de diseño de las tuberías.
Capacidad de resistencia de las tuberías (Falla).
PRESIÓN DE FORMACIÓN. Ocurre al perforar pozos petroleros que atraviesan formaciones porosas y K en el subsuelo éstas liberarán un volumen considerable de agua, aceite o gas, o fluir simultáneamente. Durante la perforación se aconseja controlar las presiones de los fluidos contenidos manteniendo la columna Ph del fluido de perforación por arriba de las Pf por debajo de las P de fractura.
Presión de formación normal y Presión de formación anormal. La P normal será igual a la presión de la columna hidrostática, Es decir, aún cuando se reduzca el volumen de espacio poroso capaz de contener el fluido, la presión que se tiene dentro de los poros será igual a la presión que genere la columna hidrostática, siempre y cuando el fluido que ya no tenga lugar dentro del espacio poroso reducido encuentre una ruta de escape y tenga la posibilidad de migrar, conservando así el equilibrio hidrostático. Cuando un sello geológico impida el equilibrio hidrostático se generará una presión de formación anormal.
Las presiones que son mayores a la presión de formación normal, se le llama “presión de formación anormalmente alta” o en ocasiones simplemente “presión de formación anormal”. Mientras a las presiones de formación que son menores a la presión de formación normal se identifican con el término de “presiones de formación anormalmente bajas”.
PRESIÓN DE FRACTURA. Cuando se encuentran presiones de formación anormales la densidad del lodo de perforación debe incrementarse para mantener la Ph dentro del agujero por arriba de la Pf y así evitar el flujo de fluidos de la formación al interior del pozo. De cualquier modo al controlar las Pf a profundidades mayores la densidad del lodo puede incrementarse al grado de fracturar o romper las formaciones más someras y más expuestas y que aún no cuentan con el revestimiento.
