UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN DACQYP PRESENTACIÓN DEL INFORME DE LOS TEMAS 2.3 Y 2.4 MATERIA: TERMINACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS PROFESORA: ING. JOHAN.

Presentación del tema: "UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN DACQYP PRESENTACIÓN DEL INFORME DE LOS TEMAS 2.3 Y 2.4 MATERIA: TERMINACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS PROFESORA: ING. JOHAN."— Transcripción de la presentación:

1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN DACQYP PRESENTACIÓN DEL INFORME DE LOS TEMAS 2.3 Y 2.4 MATERIA: TERMINACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS PROFESORA: ING. JOHAN T. ROSALES ESPINA ALUMNA: MIRNA LUCIA MORALES GONZÁLEZ 19 DE SEPTIEMBRE DEL 2017 CD. DEL CARMEN, SAN FRANCISCO DE CAMPECHE

2 CONTENIDO INTRODUCCIÓN 2.3 FUERZAS APLICADAS A LA TR Y PRODUCCIÓN 2.3.1 FUERZAS TÉRMICAS 2.3.2 FUERZAS EXTERNA Y FUERZAS INTERNAS 2.3.3 FUERZAS MECÁNICAS 2.4 CAMBIOS EN LA LONGITUD DEL APAREJO DE PRODUCCIÓN 2.4.1 EFECTO DE PISTONEO 2.4.2 EFECTO DE BALONEO 2.4.3 EFECTOS DE TEMPERATURA 2.4.4 COMBINACION DE EFECTOS CONCLUSIÓN BIBLIOGRAFÍA

3 INTRODUCCIÓN Las tuberías de revestimiento y producción han evolucionado en los últimos 50 años con el fin de propiciar el mejor aprovechamiento sobre estas y fortalecer la práctica de la ingeniería de perforación. De esta manera se ha ocasionado la respuesta a los retos de alcanzar mayores profundidades, lo que representa mayores presiones y temperaturas. Existen varios métodos de análisis de esfuerzos que cubren una amplia gama de detalles. En algunos casos, cálculos de presión interna simple y colapso son suficientes y se pueden realizar sin la ayuda de una calculadora o computadora. El análisis de los esfuerzos en las tuberías de producción es un componente fundamental de la mayoría de los diseños de construcción e instalación.

4 2.3 FUERZAS APLICADAS A LAS TR Y PRODUCCIÓN El análisis de los esfuerzos en las tuberías de producción y revestimiento es un componente fundamental de la mayoría de los diseños de construcción e instalación. La elección y el adecuado diseño de los esquemas de terminación de pozos, forman una parte decisiva dentro del desempeño operativo, productivo y de desarrollo de un campo. La eficiencia y la seguridad del vínculo establecido entre el yacimiento y la superficie dependen de la correcta y estratégica disposición de todos los parámetros que lo conforman, de esta manera podría hablarse de la productividad del pozo en función de la terminación, que incluye un análisis de sus condiciones mecánicas y la rentabilidad económica que justifique su existencia. Los esfuerzos sobre la tubería son: Esfuerzos de presión Esfuerzos mecánicos Esfuerzos térmicos

5 2.3.1 FUERZAS TERMICAS

6 2.3.2 FUERZAS EXTERNAS Y FUERZA INTERNAS

7

8 La resistencia al colapso es una función de la resistencia a la cedencia del material y su relación de diámetro y espesor (D/t). El número de colapso depende de los diámetros y espesores de las tuberías, así como de propiedades tales como la excentricidad de las tuberías. En el API 5C3 1999 se definen cuatro modalidades de colapso: Cedencia Plástico Elástico Transición

9

10

11 En la gráfica aparecen los límites para cada tipo de colapso, en función del grado de acero y la relación diámetro- espesor (D/t). Puede utilizarse para determinar el tipo de colapso a calcular en un caso específico. Conforme se incrementa el espesor de pared, la relación (D/t) se reduce y el colapso tiende a moverse de un tipo elástico a uno de cedencia, pasando por plástico y de transición. Factores causales del colapso: Es común atribuir el fenómeno del colapso a una supuesta calidad deficiente de las tuberías. Sin embargo, estudios señalan un conjunto de factores causales, tales como: Desgaste de la tubería de revestimiento. Desgaste por pandeo helicoidal. Incremento de presión exterior por temperatura. Depresionamientos inadecuados. Cargas geostáticas por formaciones plásticas y actividad tectónica.

12

13 2.3.3 FUERZAS MECÁNICAS RESISTENCIA AL ESTALLIDO (Burst strength) Cuando la tubería está sujeta a condiciones de presión interna mayor que la presión externa (operaciones de control de pozos, cementaciones forzadas, fracturamiento hidráulico, acidificación, etc.). La resistencia al estallido está determinada por la siguiente ecuación (API Bulletin 5C3)-Ecuación de Barlow. Esta ecuación: Determina la presión interna, que origina esfuerzos tangenciales sobre la pared del tubo alcanzando el esfuerzo de cedencia del material. Está normalizada por API. Incluyendo tuberías de pared gruesa, D/t menor que 15. La constante 0,875 representa las irregularidades de fabricación en la pared interna del tubo (API5C3).

14

15 RESISTENCIA A LA TORSIÓN En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. Otra definición puede quedar definida como la relación interna del material a oponerse al torque. Deducción de la ecuación: 1-.

16

17

18 2.4 CAMBIOS EN LA LONGITUD DEL APAREJO DE PRODUCCIÓN El cambio de la longitud del aparejo, originado por cambios de presión y temperatura, puede ser positivo o negativo y generar grandes esfuerzos en la tubería y/o empacador cuando éste no permite el libre movimiento de la tubería. Esto sucede cuando se realizan operaciones durante la terminación, explotación y mantenimiento al pozo, tales como: inducciones, pruebas de admisión, estimulaciones, fracturamiento o durante la producción del pozo. Cuando la tubería posee un libre movimiento, la longitud del aparejo se puede reducir tanto que la longitud de los sellos o juntas de expansión sea insuficiente, lo que ocasionaría que las unidades de sellos multi-v se salgan del empacador, ocasionando que el aislamiento entre el espacio anular y el interior de la tubería de producción se vea comprometido, aparte de que someterían a una tensión considerable al empacador. Por otro lado, también se debe considerar el alargamiento del aparejo durante la producción del pozo, pues la transferencia de calor de los fluidos de yacimientos a la tubería causa elongación de la misma, lo que ocasiona que el empacador sienta una carga extra, o que se ocasione una deformación del aparejo de producción. Las deformaciones que puede sufrir la tubería de producción debida los cambios en su longitud son básicamente los siguientes: Pistón Ballooning Buckling Temperatura

19 2.4.1 EFECTO DE PISTONEO

20 2.4.2 EFECTO DE AGLOBAMIENTO (BALLOONING)

21

22 2.4.3 EFECTO DE ALABEO O PANDEO (BUCKLING) Se denomina pandeo a la deformación que experimenta una tubería por la acción de las fuerzas compresionales desarrolladas sobre el cuerpo de la misma. Puede entenderse que existe un límite de fuerza compresional, similar al de una resistencia, para establecer el inicio de la deformación de pandeo de la tubería. Por la forma y severidad del pandeo se han definido dos criterios de pandeo: pandeo sinusoidal y pandeo helicoidal. Es importante mencionar que el pandeo es una deformación que puede hacer fallar a una tubería. Esto ocurre porque se generan grandes esfuerzos por flexión, en forma simultánea, dada la curvatura que se alcanza por efecto de pandeo, una vez que se halla iniciado la deformación. El pandeo limita el trabajo o paso de herramientas por el interior de la tubería. dificulta su caso, se descarta el paso de cualquier elemento por el interior de la tubería.

23

24 Lo anterior denominado análisis de pandeo, permitirá seleccionar apropiadamente las tuberías capaces de soportar la carga axial compresional. En el caso de las tuberías de revestimiento, el análisis de pandeo servirá para determinar el mejor esquema de carga axial para anclar o colgar la tubería. Es decir, establecer la carga axial en superficie que debe tener la tubería para minimizar el efecto de pandeo sin deterioro de la capacidad de resistencia de la tubería y que permita absorber las cargas axiales por los cambios de presión y temperatura que se manifiestan en las mismas. El escenario ideal para anclar la tubería seria aquel que mantuviera una carga axial igual con cero en toda la profundidad del pozo. Sin embargo, esto es más que imposible, debido a la carga axial propiciada por el peso propio de la tubería. Por ello se debe establecer un esquema de carga axial lo suficientemente propicio para mantener una carga compresiva por debajo del límite de pandeo. Y, por otro lado, se mantendrá un límite de tensión por debajo de los límites de cedencia del material.

25 2.4.4 EFECTO DE TEMPERATURA

26

27 2.4.5 COMBINACIÓN DE EFECTOS

28

29 CONCLUSIÓN La selección apropiada de las tuberías de revestimiento es uno de los aspectos más importantes en la programación, planificación y operaciones de perforación de pozos. La capacidad de la tubería de revestimiento seleccionada para soportar las presiones y cargas para una serie dada de condiciones de operación, es un factor importante en la seguridad y economía del proceso de perforación y en la futura vida productiva del pozo. Dentro de la industria petrolera, las tuberías son una parte esencial para llevar a cabo el proceso de perforación, ya que cumplen funciones desde mantener la estabilidad del pozo con la formación hasta ser el medio de transporte de los fluidos de formación hacia la superficie. En materia de terminación de un pozo es de suma importancia hacer un buen diseño, ya que la terminación es el paso intermedio entre la perforación y la producción, y de ello va a depender la productividad del pozo.

30 BIBLIOGRAFÍA ZAMORANO MANZANO OSWALDO,” INGENIERIA DE TERMINACIÓN DE POZOS”,2013, PAG 85-158. CASTRO ROBLES YOVANI., ILLAN CARLOS A., LUGO KAREN., MEZA LUIS M., MONDRAGÓN TANIA., “GUÍA DE DISEÑO PARA EL ASENTAMIENTO Y DISEÑO DE TUBERÍAS DE REVESTIIENTO”, IPN, 2013, PAG 58-68. BRAVO VALLEJO CHRISTIAN A., GARCÍA ROSA I., LEAL ALEJANDRO., MENDOZA JORGE A., SANTIAGO EDGAR A., URIBE JOSE S., “CAPACIDAD DE RESISTENCIA DETUBERÍAS PETROLERAS”, IPN, 2013, PAG 17- 69. BARRAGAN GONZÁLEZ JUAN C., ORTEGA RICARDO., ORTIZ OMAR., RAMIREZ EDUARDO., TOLEDO JUAN., “TERMINACIÓN DE POZOS EN AGUAS PROFUNDAS”, IPN, 2014, PAG 23-29, 102. PEÑA DELGADO GUILLERMO, “COMPARACIÓN DE LAS DIFERENTES ALTENATIVAS EN LA TERMINACIÓN DE POZOS VERTICALES Y DISEÑO DE APAREJOS DE PRODUCCIÓN POR CARGAS AXIALES”, UNAM, 2014, PAG 70-95. CHÁVEZ PEREZ JOSÉ L., LÓPEZ JUAN C., “TERMINACIÓN DE POZOS EN AGUAS PROFUNDAS”, UNAM, 2009, PAG 66-86. SCHLUMBERGER, “TOMO V.- TUBERÍAS”, 2003, PAG 32-50.