Diseño Tubing de Producción Pozo Margarita – Repsol Bolivia 14 November 2018 Diseño Tubing de Producción Pozo Margarita – Repsol Bolivia 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa skahaIJJOUDHS

Contenido Introducción 14 November 2018 Introducción Objetivos del Diseño de Tubing en Pozo Margarita Análisis de Erosión Análisis de Corrosión Análisis Mecánico Selección de Conexiones Conclusiones 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa skahaIJJOUDHS

Contenido Introducción Objetivos del Diseño Análisis de Erosión 14 November 2018 Introducción Objetivos del Diseño Análisis de Erosión Análisis de Corrosión Análisis Mecánico Selección de Conexiones Conclusiones 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa skahaIJJOUDHS

Introducción Las prácticas convencionales de la ingeniería de diseño han servido durante mucho tiempo a la industria del gas y del petróleo permitiendo el diseño y terminación de aquellos pozos de complejidad baja o media, es decir aquellos que han permitido el acceso al “easy oil”. Cuando el proyecto involucra la terminación de un pozo de gran profundidad, con presiones y caudales elevados, temperatura de fondo importante y características corrosivas de magnitud las herramientas del diseño se deben extremar de forma de garantizar la integridad del Tubing de producción. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Introducción En este ámbito, los materiales a utilizar escapan a los productos característicos de API y nos encontramos con las siguientes restricciones: 1.- Se trata de productos “no convencionales” con propiedades muy específicas 2.- Los productos requeridos muchas veces exceden las envolventes de servicio y las prácticas convencionales de fabricación Los preceptos arriba vertidos aplican al caso de diseño del Tubing del pozo Margarita en Bolivia, en el cual una tubería de gran diámetro se ha dimensionado mediante un programa de diseño tri-axial tomado en cuenta la criticidad del ambiente corrosivo. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Contenido Introducción Objetivos del Diseño Análisis de Erosión 14 November 2018 Introducción Objetivos del Diseño Análisis de Erosión Análisis de Corrosión Análisis Mecánico Selección de Conexiones Conclusiones 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa skahaIJJOUDHS

Objetivos del Diseño En este trabajo se presenta la filosofía de diseño para este Tubing de producción, tomando en cuenta: - la temperatura, - la presión, - el ambiente, - los efectos corrosivos, - la velocidad erosional, - la selección de la conexión, etc. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Objetivos del Diseño Se efectuará un análisis mecánico de la tubería a través de los Factores de Diseño Teniendo en cuenta diferentes mecanismos corrosivos y erosivos presentes en el pozo, se propondrá un material acorde capaz de resistir mecánicamente y con resistencia a la corrosión De ésta manera, se pretende poder asegurar una terminación técnica y económicamente adecuada para el pozo. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Contenido Resumen Objetivos del Diseño Análisis de Erosión 14 November 2018 Resumen Objetivos del Diseño Análisis de Erosión Análisis de Corrosión Análisis Mecánico Selección de Conexiones Conclusiones 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa skahaIJJOUDHS

Análisis de Erosión Las norma API establece en su RP 14E una ecuación para determinar velocidades erosionales límites para mezcla de gases y líquidos: Ve es la velocidad erosional límite (ft/seg) C es una constante que depende del material (empírica, qn el caso de los aceros al carbono, la constante adoptada C fue 135, mientras que para los materiales con 13% de Cr, la misma equivale a 300) p es la densidad de la mezcla (lb/ft3) 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Erosión Para realizar el cálculo, se definieron las siguientes áreas de pasaje de flujo - A1: Flujo H1b (entre 9 5/8” y 4 1/2”) - A2: Flujo H1b (entre 7” y 4 1/2”) - A3: Flujo H1b + H2 (dentro de 7”) A4: Flujo H2 (dentro de 4 1/2”) Ae: Área Mínima Erosional 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Erosión Los siguientes gráficos muestran los cálculos efectuados ´para las distintas areas de flujo y para las etapas de producción analizadas: - 140 MM SCFD (comienzo de etapa de producción) - 100 MM SCFD (6.3 años) - 31.5 MM SCFD (20 años, fin de la vida util del pozo) En el cálculo, se ha considerado que tanto el liner de 7” como el casing de 9 5/8” y el tubing de 4 ½” x 7” son de acero con 13% Cr (C = 300). 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Erosión Gráfico N°1: Velocidad Erosional y Area mínima debido al flujo de H1b (indicativo) 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Erosión Gráfico N°2: Velocidad Erosional y Area mínima debido al flujo de H2 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Erosión Gráfico N°3: Velocidad Erosional y Area mínima debido al flujo de H1b + H2 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Erosión Según se puede apreciar en el análisis indicativo, existe un período crítico erosivo debido al flujo de H1b, dentro del espacio anular entre el liner de 7” y el tubing de 4 ½”. Esto se produciría cuando el caudal de producción de gas es aproximadamente igual a 100 MMSCFD (6.3 años de producción) y el caudal de agua alcanza su valor máximo, situación que luego se revierte cuando el caudal de agua es de 25.6 BOPD y el gas llega a los 61.44 MMSCFD. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

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Análisis de Corrosión Pozo Margarita 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Corrosión Según estimaciones de ensayos predictivos, se estudiaron velocidades de corrosión para aceros al carbono y CRA (Cr 13 y Cr13S). Para los aceros al carbono, según la fórmula de corrosión de De Waard, que depende de las presiones parciales de CO2 y las temperaturas, tenemos para las condiciones de flujo de H2 una velocidad de corrosión de 146.3 mm/year, y para el flujo de H1b, una velocidad de 52.3 mm/year. Para los aceros con 13% de Cr, en el caso de la formación H2, la velocidad de corrosión para el Cr13 es de 0.17 mm/year*, mientras que para el Cr13S, la misma es de 0.08 mm/year*, según estimaciones de ensayos predictivos. Para la formación H1b, las condiciones son aún menos corrosivas, con lo cual tendremos 0.1 mm/year* para el Cr13 y 0.02 mm/year* para el Cr13S. * Evaluación en NKKt 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis de Corrosión La siguiente tabla muestra la pérdida de espesor para cada una de éstas condiciones de flujo, comparando los materiales Cr13 y Cr13S. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

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Análisis Mecánico Hipótesis de Carga para el Tubing de 4 ½” x 7”: Totalmente evacuado a temperatura estática y de producción Cierre en boca de pozo a temperatura estática y de producción Hipótesis de Carga para el Liner de 7”: Evacuación parcial a temperatura estática Pérdida de tubing a 4130 m, a temperatura estática y de producción Se determinaron los Factores de Diseño contemplando Wall Loss el calculado estimando corrosión, y las siguientes tablas resumen los mismos para el Tubing y el Liner, para grados de acero TN95Cr13, TN110Cr13S y TN125Cr13S. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis Mecánico Tubing TN95Cr13 TN110Cr13S 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis Mecánico Tubing TN125Cr13S 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Análisis Mecánico Liner TN95Cr13 TN110Cr13S 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Los Factores de Diseño usualmente recomendados son: Análisis Mecánico Liner TN125Cr13S Los Factores de Diseño usualmente recomendados son: 1.0 / 1.2 para presión interna 1.0 / 1.2 para colapso 1.6 / 1.8 para tracción 1.2 para compresión 1.1 / 1.3 para Von Mises 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

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Selección de Conexiones En el diseño se optó por la conexión TSH 3SBTM debido a las siguientes características: Apropiada para aleaciones resistentes a la corrosión Excelente sellabilidad Eficiencia de unión óptima Fácil emboque sin riesgo de cruce de rosca Disponible en opción Special Clearance Para el tubo de 7” 32# se fabricó con OD especial de 7.5” Para el tubo de 4.5” 15.1# se fabricó con OD especial de 4.9” 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Contenido Resumen Objetivos del Diseño Análisis de Erosión 14 November 2018 Resumen Objetivos del Diseño Análisis de Erosión Análisis de Corrosión Análisis Mecánico Selección de Conexiones Conclusiones 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa skahaIJJOUDHS

Conclusiones Con referencia a la selección de materiales, se observa del análisis la conveniencia de utilizar tubería Cr13 modificado tanto para el Liner de 7” como para el Tubing de producción. Con respecto al análisis de Erosión, la mayor constante erosional (Ce = 300) para los casos de tuberías con 13% de Cr permite que las áreas reales de flujo sean mayores a las mínimas requeridas para pérdida de material por erosión. En el caso de los diseños con aceros al carbono (Ce = 135) las áreas requeridas son mayores a las existentes, con lo cual se entra en riesgo potencial de pérdida de material por erosión. Con referencia al Análisis de Corrosión, basados en las cromatografías del gas de las formaciones H2 y H1b, no se evidencia presencia de H2S, con lo cual se ha desestimado el riesgo de Sour Service Corrosion (SSC). 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Conclusiones Por otro lado, debido a la presión parcial de CO2, a la temperatura y a las condiciones fluido-dinámicas del pozo, se puede observar que el mismo debe ser considerado como “severamente corrosivo” por CO2 para ambos reservorios. El análisis predictivo muestra que los aceros al carbono, tendrán una tasa de pérdida de material muy elevada que hace imposible su utilización bajo las condiciones de producción del Pozo. Es por esto que el resto del análisis se basó en el estudio de los grados especiales TN95Cr13, TN110Cr13S y TN125Cr13S. Del análisis mecánico realizado para el Liner de 7” 32#, la utilización de acero TN95Cr13 arroja Factores de Diseño inferiores a los mínimos requeridos para el caso de 17% de Wall Loss (20 años de operación del pozo). Utilizando acero TN110Cr13S o TN125Cr13S, los Factores de Diseño se pueden considerar aceptables en toda le etapa de Servicio. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

Conclusiones Para el Tubing 7” x 4 ½” con acero TN95Cr13, los Factores de Diseño se encuentran en el límite para la condición inicial (0% Wall Loss) llegando a valores no aceptables para la etapa de producción al considerar pérdidas de espesor de 30% y 40% respectivamente. Si se utiliza acero TN110Cr13S o TN125Cr13S para el Tubing 7”, los FD obtenidos para esta tubería son aceptables tanto para la condición inicial, como para la etapa de producción hasta una disminución del espesor de pared de aproximadamente 10% (~ 14 años), donde la hipótesis de carga de tubería totalmente evacuada (con presión en el respaldo de 9200 psi) lleva a un FD al colapso de 1. Respecto al Tubing 4 ½” con acero TN125Cr13S admitiría una pérdida en el espesor del 19% sin comprometer mecánicamente a la tubería de acuerdo a los FD resultantes del estudio. 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa

MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN… Conclusiones MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN… PREGUNTAS? 14 November 2018 Giovanny Ortuño Emiliano Actis Goretta Nicolás Rebasa