INTRODUCCIÓN Este tema presen presenta ta los elemento elementos s concept conceptuale uales s relacio relacionado nados s con las tuberías utilizadas en los pozos petroleros, con el fn de dar el mejor aprovechamiento sobre las mismas. Como Como part parte e de los los insu insumo mos s que que dema demand nda a un pozo pozo,, las las tube tuberí rías as repr epresen esenta tan n un alto alto por porcent centaj aje e en el cost costo o del del mismo mismo.. Se tien tienen en estimaciones generales de que varía del 15 al !" de la inversi#n total. $or lo tanto, es importante considerar el costo de las tuberías.
DEFINICION DE TUBERIA %na tubería es un elemento cilíndrico hueco compuesto generalmente de acero, con una geometría defnida por el di&metro ' el espesor del cuerpo que lo con(orma. $ara fnes pr&cticos, se defne mediante una geometría homog)nea e idealizada, es decir un di&metro nominal ' un espesor nominal constate en toda su longitud. Sin embargo, la realidad es que no e*iste una tubería per(ecta geom)tricamente.
ACERO El acero es un metal refnado. Se obtiene a partir de la (undici#n de un lingo lingote te de hierr hierro o comb combin inado ado al mismo mismo tiempo tiempo con con otros otros eleme elemento ntos s químicos. +os aceros se dividen en ordinarios ' especiales
Ordinarios.-
+os acero eros ord ordina inarios ios con contien ienen tre tres elem eleme entos tos principales hierro, carbono ' manganeso. El carbono ' el manganeso reunidos no representan mas del 1.5 del metal. +os aceros ordinarios con con el ".1 ".1 a 1.5 1.5 de carb carbon ono o se clas clasif ifca can n como como acer aceros os de bajo bajo contenido de carbono.
Especiales.- +os aceros especiales se hacen como los ordinarios, pero se les agregan otros elementos tales como níquel, cromo, molibdeno, cobre vanadio ' tungsteno. -anto -anto los aceros aceros ordinarios ordinarios como los especiales especiales aceros ino*idables, ino*idables, aceros resistentes a la corrosi#n ' a las altas temperaturas/, se producen en hornos el)ctricos.
OTROS MATERIALES TUBULARES
+a (abricaci#n de tuberías se ha diversifcado ' e*tendido para satis(acer la demanda de las di(erentes industrias que las utilizan como insumo. Es por ello que en la actualidad obtenemos tuberías con di(erentes calidades en los materiales que la componen. -al es el caso de tuberías de aluminio, tuberías de fbra de vidrio, tuberías de pl&stico, ect. Cada una de ellas tienen aplicaciones específcas ' limitadas por las condiciones del material ' de su respuesta en su manejo.
TIPOS DE TUBERIAS El uso de tuberías en un pozo es de vital importancia. Constitu'en el medio por el cual garantizan el control del mismo ' se aseguran las instalaciones para el mejor aprovechamiento ' mantenimiento del pozo. Con el fn de entrar en materia, es importante mencionar que dentro de la ingeniería de per(oraci#n las tuberías juegan un papel (undamental ' cumplen diversas (unciones. $or ello, se ha manejado una clasifcaci#n tanto por su objetivo como por la (unci#n que deben cumplir al ser utilizadas en el interior de un pozo.
CLASIFICACION POR OBETI!O %na clasifcaci#n preliminar, pero importante, es la que permite defnir en que se va a utilizar la tubería. Es decir, la (unci#n de operaci#n que debe cumplir, para ello, las tubería se clasifcan como
TUBERIAS DE RE!ESTIMIENTO Son tuberías que constitu'en el medio con el cual se reviste el agujero que se va per(orando. Con ello se asegura el )*ito de las operaciones llevadas a cabo durante las etapas de per(oraci#n ' terminaci#n del pozo. El objetivo de las tuberías de revestimiento es proteger las zonas per(oradas ' aislar las zonas problem&ticas que se presentan durante la per(oraci#n. -al es el caso de revestir el agujero para mantener la estabilidad del mismo, prevenir contaminaciones, aislar los 0uidos de las (ormaciones productoras, controlar las presiones durante la per(oraci#n ' en la vida productiva del pozo. dem&s, las tuberías de revestimiento proporcionan el medio para instalar las cone*iones superfciales de control cabezales, 23$/, los empacadores ' la tubería de producci#n.
SELECCIÓN +a selecci#n apropiada de las tuberías de revestimiento es uno de los aspectos m&s importantes en la programaci#n, planifcaci#n ' operaciones de per(oraci#n de pozos. +a capacidad de la sarta de revestimiento seleccionada para soportar las presiones ' cargas para una serie dada de condiciones de operaci#n, es un (actor importante en la seguridad ' economía del proceso de per(oraci#n ' en la (utura vida productiva del pozo.
FUNCIONES +a raz#n primaria de colocar una tubería de revestimiento en un pozo, es proporcionar protecci#n al ho'o en una (orma segura, confable ' econ#mica. Entre las funciones más importantes de las tuberías de revestimiento están: 4Evitar derrumbes en el pozo durante la per(oraci#n. 4Evitar contaminaciones de aguas superfciales. 4Suministrar un control de las presiones de (ormaci#n. 4$revenir la contaminaci#n de las zonas productoras con 0uidos e*traos. 4l cementarlo, se puede aislar la comunicaci#n de las (ormaciones de inter)s. 4Confnar la producci#n del pozo a determinados intervalos. 4 6acilitar la instalaci#n del equipo de superfcie ' de producci#n.
CARACTERISTICAS +as tuberías de revestimiento se (abrican de acero de la m&s alta calidad ' bajo estrictos controles de seguridad en los procesos de (abricaci#n. Son del tipo sin costura, obtenidas por (usi#n en horno ' soldadas el)ctricamente. El $7 ha desarrollado especifcaciones para la tubería de revestimiento, aceptadas internacionalmente por la industria petrolera. Entre las especifcaciones incluidas para los revestidores ' las cone*iones est&n características (ísicas, propiedades de resistencias a los di(erentes es(uerzos ' procedimientos de pruebas de control de calidad. En los diseos se deben tomar en cuenta tales especifcaciones para minimizar las posibilidades de (allas.
FACTORES TECNICOS " ECONOMICOS +a capacidad de la sarta seleccionada para resistir es(uerzos ' cargas bajo determinadas condiciones es un (actor mu' importante para la seguridad ' economía en la per(oraci#n ' posterior producci#n del pozo. +a sarta de revestimiento representa un alto porcentaje de la inversi#n
total de un pozo, por lo tanto no se justifca pagar m&s por resistencia o calidad de lo que es realmente necesario. +os (actores t)cnicos corresponden al di&metro, peso, longitud, tipo de uni#n o rosca, material utilizado, condiciones de carga, naturaleza de la (ormaci#n, m)todo de (abricaci#n, etc. +a tubería debe tener una superfcie lo m&s lisa posible, tanto en el interior, para evitar que las herramientas o equipos 8corridos9 en el pozo se atoren, como en el e*terior, para reducir la (ricci#n entre la tubería ' las paredes del ho'o: debe ser herm)tica, para eliminar entrada de 0uido al pozo: ' resistir la corrosi#n.
TUBERIAS DE PRODUCCIÓN +as tuberías de producci#n son el elemento tubular a trav)s del cual se conducen hasta la superfcie los 0uidos producidos en el pozo, o bien, los 0uidos in'ectados de la superfcie hasta el 'acimiento. Es el componente principal de la sarta de producci#n ' se defne como un conducto tubular que conecta el arreglo de (ondo a partir del pac;er con el &rbol de navidad hasta la superfcie ' est& colgada en los colgadores del &rbol de navidad, que son instalados para di&metros coincidentes con la tubería ' su (unci#n es el de controlar el 0ujo de 0uidos en el interior del pozo. +a programaci#n de las tuberías se e(ect
•
• • •
• •
$ro(undidades de las arenas productoras. =eometría del pozo o sea, si es pozo vertical, derecho, inclinado, direccional u horizontal/. +as presiones de pozo o sea presi#n de (ormaci#n de (ondo de pozo, presi#n $>0u'ente/ ' $bp surgencia/. ?i&metro de la caería de revestimiento. Características del 0uido de pozo. -ipo de terminaci#n de pozo -erminaci#n simple, doble o m
TUBERIAS DE PERFORACIÓN
+as tuberías de per(oraci#n son los elementos tubulares utilizados para llevar a cabo los trabajos durante la operaci#n de la per(oraci#n. =eneralmente se les conoce como tuberías de trabajo, porque est&n e*puestas a m
DUCTOS #TUBERIA DE LINEA$ Se le conoce como ducto al elemento tubular conocido como tubería de línea/ utilizado para conducir los 0uidos producidos del pozo hacia los centros de recolecci#n, separadores, compresores o tanques de almacenamiento. Son conductos que se conectan en la superfcie a partir del cabezal del pozo.
OTROS TUBULARES +os elementos tubulares utilizados en las di(erentes (unciones mencionadas anteriormente pueden presentar variaciones catalogadas como otros elementos tubulares mu' específcos. En su ma'oría, se presentan para la actividad de per(oraci#n. Sin embargo, su mu' particular aplicaci#n los hace de inter)s para mencionarlos
TUBERIAS FLE%IBLES Son conductos tubulares de gran longitud ' 0e*ibilidad que no requieren utilizar cone*i#n o junta para con(ormar todo un tren o sarta de tuberías. Es decir, la tubería es continua, a di(erencia de las tuberías convencionales que requieren un elemento conector para unir tubo por tubo ' lograr contar con una longitud apropiada para el trabajo a realizar. 1
+a tubería 0e*ible es de dimensiones geom)tricas esbeltas B !
2
8de
di&metro/, aunque actualmente e*isten de grandes dimensiones 9 de di&metro/ ' la ma'oría de las veces se utiliza como tubería de trabajo en procesos de recuperaci#n avanzada durante la vida productiva del pozo.
LASTRABARRENAS #DRILL COLLARS$
+os elementos tubulares denominados lastrabarrenas son tuberías utilizadas para au*iliar a la tubería de per(oraci#n a dar peso a la barrena durante las operaciones de per(oraci#n.
TUBERIA PESADA #&EA!" 'EI(T&$ +a tubería pesada se compone de elementos tubulares de grandes dimensiones geom)tricas espesor/, que se utilizan como au*iliar entre la tubería de per(oraci#n ' los lastrabarrenas.
CLASIFICACIÓN POR FUNCIÓN +as tuberías de revestimiento se clasifcan por la (unci#n que desempean al colocarse en el interior de un pozo. +a selecci#n de la pro(undidad de asentamiento de las tuberías de revestimiento 6igura @.1/ es el inicio de la planeaci#n de un pozo petrolero. partir de la estimaci#n de las presiones de (ormaci#n ' de (ractura se hace esta selecci#n. +a determinaci#n de la pro(undidad en donde colocar las tuberías de revestimiento para aislar (ormaciones problem&ticas es (undamental para llevar a cabo la construcci#n de un pozo, 'a que la selecci#n del di&metro ' longitud de las tuberías de revestimiento determinar&n la (uncionalidad de este.
$or la tanto, para este prop#sito, el ingeniero de per(oraci#n deber& considerar las condiciones geol#gicas, los problemas del agujero, las políticas 7nternas de la compaía, las e*periencias de per(oraci#n en el &rea ' en muchos casos una gran variedad de regulaciones gubernamentales. +os resultados del programa elaborado de esta manera, permitir&n la per(oraci#n del pozo en (orma segura sin la necesidad de construir un 8monumento de aceroD. ?esa(ortunadamente, en el diseo de muchos programas de per(oraci#n se pone un ma'or )n(asis al diseo en sí de la sarta de revestimiento '
s#lo se lo dedica una poca de atenci#n a la pro(undidad de asentamiento de las tuberías de revestimiento. Auchos pozos, desde el punto de vista de ingeniería ' economía, han sido un (racaso principalmente debido a que el programa de tuberías de revestimiento especifcaba pro(undidades demasiado someras o demasiado pro(undas para su asentamiento, por este motivo, es importante la selecci#n apropiada sin restarle importancia en comparaci#n con algunos otros procesos igual de importantes. +a combinaci#n entre los principios b&sicos de la per(oraci#n de pozos ' el conocimiento de las condiciones geol#gicas del &rea, son en gran medida una a'uda importante en la determinaci#n adecuada de las pro(undidades de asentamiento de las tuberías de revestimiento ' por lo tanto es posible garantizar la per(oraci#n segura ' efciente de un pozo o continuar la per(oraci#n del mismo sin difcultades.
TIPOS DE TUBERIAS DE RE!ESTIMIENTO E*isten seis tipos de tuberías de revestimiento, cada una con di(erentes (unciones especializadas pero en conjunto tienen varias (unciones dentro de los trabajos de per(oraci#n de un pozo. +os tipos de - tuberías de revestimiento/ son • • • • • •
Conductora. Estructural. Superfcial. 7ntermedia. Cortas +iners/. E*plotaci#n.
+as condiciones del pozo que se realizar&, deben ser analizadas con la fnalidad de determinar el tipo' cantidad de tubería necesaria para per(orarlo. $or lo que no en todos los pozos se requerir& el mismo diseo, ni estar&n presentes todos los tipos de tuberías de revestimiento.
+as di(erentes sartas de tuberías de revestimiento deber&n cumplir en t)rminos generales, con las siguientes (unciones •
•
•
islar las di(erentes (ormaciones atravesadas para minimizar problemas de per(oraci#n o ma*imizar la producci#n. $roporcionar un pozo estable ' de di&metro conocido, a trav)s del cual se puedan realizar operaciones (uturas de per(oraci#n, terminaci#n ' reparaci#n del pozo. $roporcionar un medio seguro para instalar el equipo superfcial de control del pozo.
T)*er+a de re,esiieno cond)cora. +a tubería de revestimiento Conductora es la primera sarta de tubería corrida o cementada en el pozo, llegando a una pro(undidad apro*imada entre los !"" ' 5"" pies. Si la (ormaci#n o (ormaciones superfciales son blandas es posible hacer un 8piloteo9, pero si son duras, se requerir& la per(oraci#n ' se introduce la sarta. +a tubería conductora puede ser una tubería especial sin costura, tubería de línea o simplemente una serie de tambores met&licos soldados. El prop#sito principal de esta tubería es el de proporcionar un primer conducto para la circulaci#n del 0uido de per(oraci#n desde la superfcie hasta la barrena ' de regreso hasta la superfcie: debido a que las (ormaciones superiores, por lo general, tienden a ser erosionadas severamente por el 0ujo del lodo ' por lo tanto se deben de proteger con tubería. +a ma'oría de las (ormaciones superfciales e*hiben problemas de p)rdida de circulaci#n, los cuales deben ser minimizados. %na (unci#n adicional de la tubería conductora es el de minimizar los problemas de derrumbes. +as (ormaciones no consolidadas se derrumban si no est&n protegidas con revestimiento. En t)rminos generales, la per(oraci#n en estas zonas se realiza empleando 0uido viscoso a elevados gastos de circulaci#n.
T)*er+a de re,esiieno esr)c)ral.
En ciertas ocasiones, las condiciones de per(oraci#n requieren de una sarta de tubería de revestimiento adicional entre la tubería conductora ' la superfcial, comentada a pro(undidades que varían entre los F"" ' 1""" pies. +as (unciones de la tubería de revestimiento estructural son la de resolver problemas adicionales de p)rdida de circulaci#n, evitar derrumbes ' minimizar los problemas de brotes en zonas someras congas.
T)*er+a de re,esiieno s)per/cial. +a tubería de revestimiento Superfcial cubre ' protege los acuí(eros que intercepte el pozo, mantiene la integridad del pozo, minimiza las p)rdidas de circulaci#n del 0uido de per(oraci#n en las zonas someras que atraviesa el pozo, cubre la zonas d)biles de posibles brotes m&s pro(undos, esta es la primer tubería de revestimiento que permite la colocaci#n del conjunto de preventores del pozo, adem&s de que soportar& el peso de las sartas de revestimiento subsecuentes.
T)*er+a de re,esiieno ineredia. +a (unci#n principal de la tubería de revestimiento 7ntermedia es la de aislar zonas con presi#n anormalmente alta. ?ebido a que las zonas con presi#n anormal requieren densidades altas del 0uido para su control, las (ormaciones superiores m&s d)biles deber&n ser protegidas para
evitar p)rdidas de circulaci#n o que ocurra alguna pegadura por presi#n di(erencial. 6recuentemente se emplea tubería de revestimiento 7ntermedia para aislar (ormaciones salinas ozonas que presenten problemas tales como lutitas hinchables o deleznables.
T)*er+a de re,esiieno cora. +as tuberías de revestimiento Cortas o +iners no se corren hasta la superfcie, solo se cementan en el (ondo a una pro(undidad predeterminada con un traslape entre las tuberías de apro*imadamente !"" a 5"" pies. Se emplean principalmente por economía o por limitaciones de la capacidad de carga del equipo, siendo una alternativa para tener un control de las presiones de(ormaci#n o (ractura a un costo menor que el que implica correr una sarta hasta la superfcie. Cuando se emplea una - corta, la sarta de tubería de revestimiento superior e*puesta, com
T)*er+a de re,esiieno e0ploaci1n. +a tubería de revestimiento de E*plotaci#n o $roducci#n se coloca ligeramente arriba, a la mitad o pasando la (ormaci#n productora. Sus (unciones son aislar la zona productora de otras (ormaciones, proporcionar un conducto de trabajo de di&metro conocido en el
intervalo productor, proteger al equipo 'Ho sarta de producci#n.
