HERRAMIENTAS DE TERMINACION DE POZO
INDICE1Introduccin12Herramientas de Terminacin de
Pozos12.1Equipos de Subsuelo12.2Sarta de Tubera12.2.1Grado del
Acero de las Tuberias22.2.2Dimetro de las Tuberas32.2.3Conexiones
de las Tuberas42.2.4Clasificacin de las Tuberas52.2.4.1Tuberas de
alta Resistencia52.2.4.2Tuberas de baja
Resistencia52.2.4.3Propiedades Fsicas del Acero52.2.5Sensibilidades
de la Tuberia a la Alta Resistencia52.2.6Inspeccin de la
Tubera62.2.7Criterios de inspeccin de la
tubera62.3Empacaduras72.3.1Mandril de
Flujo.72.3.2Cono82.3.3Cuas82.3.4Elementos
Sellantes92.3.5Dispositivos de friccin102.3.6Clasificacin de las
Empacaduras112.3.6.1EmpacadurasMecnicas112.3.6.1.1Mecnicas de
Compresin112.3.6.1.2Mecnicas de Compresin
Dobles.122.3.6.1.3Mecnicas de tensin Sencillas122.3.6.1.4Mecnicas
de tensin y
comprensin132.3.6.2EmpacadurasHidrulicas142.3.6.2.1Completacion
sencilla con
EmpacaduraHidrulica152.3.6.3EmpacadurasPermanentes162.3.6.3.1Empacaduras
Permanente con Sello Hidrulico172.3.6.4Empacaduras para inyeccin de
Vapor.182.4Equipos Adicionales para la Terminacin.182.4.1Niples de
Asiento192.4.1.1Niples de Asiento Selectivo.192.4.1.2Niples de
Asiento No Selectivo202.4.2Mangas202.4.2.1Mangas de
Circulacin212.4.2.2Mangas de Produccin212.4.3Mandriles de
LAG212.4.4Juntas de Expansion222.4.5Juntas de Erosin232.4.6On off
Tool232.4.7Tapn Expulsable por Bombeo (P.O.P)242.5Equipos
Adicionales para la Produccin242.5.1Tapones Recuperables de
Eductor.252.5.2Tapones Recuperables de Eductor
(X,XN,H).252.5.3Valvula de Seguridad de Control
Superficial.262.5.4Vlvula de Seguridad de Control
Subsuperficial.262.6Bibliografa.27
ING.GAS Y PETROLERO[HERRAMIENTAS DE TERMINACION DE POZO]
Introduccin
Al final de la fase de la perforacin el pozo generalmente queda
con el casing, cementadoexternamente, taponado en el fondo y lleno
con un fluido cuya densidad es igual ala densidad usada en la
ultima seccin del pozo lo cual tiene por finalidad las herramientas
o equipos de terminacin pozo llevar los fluidos desde la formacin
productora hasta el cabezal del pozo en forma segura, para el
personal y las instalaciones.Herramientas de Terminacin de
PozosEquipos de Subsuelo
Los principales componentes de los equipos de subsuelo son;
Sarta de Tubera
Uno de los aspectos mas importantes en las operaciones de
perforacin es la adecuada seleccin de tuberas. La capacidad para
resistir presiones y cargas bajo determinadas condiciones de
funcionamiento es un factor muy importante para la seguridad y
economa de la perforacin y produccin del pozo..Funcion; Es llevar
el fluido desde la formacin productodra hasta el cabezal del pozo
estas tuberas pueden ser de diferentes dimetros y atraves de esta
se mantiene el control de la produccin o inyeccin igualmente
facilita las operaciones de servicio en el pozo tales como trabajos
de guaya fina y circulacin.
La seleccin y diseo de una tubera es una parte fundamental en la
completacion de un pozo para ello existen un conjunto de prcticas
aceptables entre las cuales se pueden ser establecidas por el API
son;
Grado del Acero de las Tuberias
Los grados de acero recomendados por el API, establecen la
composicin qumica,propiedades fsicas y mecnicas de la tubera cada
grado tiene designado una letra y un numero como por ejemplo:
K- 55, N-80, J-55, C-95, C-75 y P-110La designacin numrica
refleja el esfuerzo cedente minimo del material este esfuerzo puede
ser suficiente para soportar fuerzas en la tubera causadas por
cambios de presin y temperatura a profundidad. Cuando se requieren
tuberas que deben soportar mayores esfuerzos que una de grado J-55
se puede usar N-80,C-75 o C-95. La tubera de grado C recibe
tratamiento trmico para darle mayor dureza.Dimetro de las
Tuberas
Es seleccin sobre la base de las tasa de flujo o bombeo estimado
para el pozo la tasa de flujo o de bombeo es determinada con un
anlisis de curvas basado en el comportamiento de influjo del
yacimiento y la tubera.
Conexiones de las Tuberas
Es el dispositivo mecnico que se utiliza para unir tramos de
tuberas, equipos de fondo y accesorios para formar una sarta de
tubera con caractersticas geomtricas y funcionales especificas
estas juegan un papel muy importante dentro del diseo de la sarta
de produccin o inyeccin, debido a que; Mas del 90% de las fallas
que sufren las sartas de tubera se originan en las conexiones.
Estas representan entre el 10% de la longitud total de la tubera y
50% del costo total de esta.
Existen dos tipos de conexiones: Conexiones NU: Poseen roscas de
10 vueltas tienen una resistencia menor que la del cuerpo del tubo.
Conexiones EUE: Poseen 8 vueltas por rosca y una resistencia
superior a la del tubo estas son las mas utilizadas porque provee
un servicio confiable a la mayora de los pozos.
Clasificacin de las TuberasTuberas de alta Resistencia
Soportan esfuerzos mayores a 800 Ipc y su grado es
C-75,N-80,C-98 y P-105. Estas pueden presentar problemas debido a
la eliminacin de la ductilidad y al aumento de la sensibilidad a
roturas ejemplo P-105.Tuberas de baja Resistencia
Son generalmente dctiles por eso la concentracin de esfuerzos se
ejecuta parcialmente mediante la plasticidad del
elemento.Propiedades Fsicas del Acero
Esfuerzos del Punto Cedente: Las pruebas de tensin se usan para
la informacin sobre las resistencias de los materiales usados en
esta prueba se somete una porcin del material de tamao convencional
a un aumento gradual de la carga a medida que la carga continua
aumentando se llega a un punto en la mencionada curva donde se
obtiene elongacin sin aumento de la carga este punto se conoce como
punto cedente. Ductilidad: Es la propiedad que poseen algunos
materiales de deformarse en el rango plstico, sin fracturarse por
lo tanto un material con una ductilidad alta se deforma
apreciablemente antes de romperse. Dureza:Se refiere a la propiedad
que posee un material para resistir a la formacin de una fractura
quebradiza la dureza o resistencia al impacto se mide mediante la
prueba del impacto de Charpy esta consiste en golpear y fracturar
una seccin de prueba con un pndulo en movimiento cuando el material
falla se dice que experimenta una fractura dctil o fractura
quebradiza.Sensibilidades de la Tuberia a la Alta Resistencia
La tubera de alta resistencia puede fallar fundamentalmente
debido a las siguientes razones: Defectos originales en su
fabricacin Daos ocasionados durante su transporte, manejo y bajada
al pozo. Debilitamiento causado por la presencia de hidrogeno en el
pozo.
Inspeccin de la Tubera
a) Visual: Toda la tubera que se va a colocar dentro de un pozo
debe ser revisada visualmente antes de ser instalada algunos
efectos que se pueden detectar visualmente: -Defectos de fabricacin
(roturas, abolladuras) -Defecto de la fabricacin de sus roscas
-Daos que puedan ocurrir en el cuerpo de la tubera durante
transporte y manejo de lasmismas.b) Prueba Hidrosttica: Una vez que
la tubera se instala en el pozo se le hace este tipo de prueba esta
se realizan a presiones por el orden de 80% del esfuerzo cedente
mnimo sin embargo una prueba hidrosttica exitosa no representa una
garanta suficiente de que no existan defectos en la fabricacin de
las tuberas sometidas a tales pruebas.c) Prueba Electromagntica: En
este mtodo se introduce en la tubera un cable conductor en forma de
resorte para medir la respuesta de la tubera al paso de corriente.
Se investigan: defectos internos de la tubera, corrosin.d) Prueba
mediante partculas magnticas:En este mtodo se introduce un campo
magntico en la tubera esto permite que partculas regadas en la
parte externa de la tubera, se alineen para indicar defectos
longitudinales de ella este mtodo no es confiable ya que solo se
limita a la parte externa de la tubera.
Criterios de inspeccin de la tubera
Generalmente los criterios de inspeccin son diferentes para cada
empresa pueden ser los siguientes: Para tuberas J-55 solo se deben
realizar inspecciones visuales de manera cuidadosa ya no presenta
defectos de fabricacin. Para tuberas C-75 y de mayor de grado se
debe usar una inspeccin electromagntica aquellas tuberas que
presenten defectos de 5 a 12,5% de su espesor de pared no deben
usarse. Acoplamientos de tubera C-75 y mayores deben se
inspeccionadas con el mtodo de partculas magnticas y por el mtodo
visual. Tuberia N-80 y mayores deben ser inspeccionadas con el
mtodo electromagntico, si presenta defectos de
corrosin.Empacaduras
Es una herramienta de fondo que se usa para proporcionar un
sello entre la tubera de produccin y la tubera de revestimiento a
fin de evitar el movimiento vertical de fluidos desde la empacadura
por el espacio anular hacia arriba.
.Funciones Confinar las presiones en el fondo del pozo, evitando
que la presin de formacin entre al anular tubera-revestidor.
Proteger la tubera de revestimiento del estallido bajo condiciones
de alta produccin o presiones de inyeccin. Mantener los fluidos de
la formacin alejados de la seccin del revestidor que est por encima
de la empacadura. Mantener los fluidos pesados para el control del
pozo en el espacio anular. Permitir el uso de ciertos mtodos de
levantamiento artificial.Mandril de Flujo.
Es un medio o conducto interior que permite mantener todas las
secciones del obturador como un sistema individual (unidades de
sellos, conos, cuas, vlvulas y bloques de friccin), de esta forma
comunica el flujo que proviene de la formacin con la tubera de
produccin y continua su recorrido hasta la estacin de flujo.
ConoSon dispositivos que transmiten de la tubera bien sea los
movimientos de compresin o de tensin a las cunas para su expansin y
anclaje al revestidor.
Cuas
Son piezas metlicas de acero recubiertas con material de alta
dureza (tungsteno) ya que son las que anclan la empacadura al
revestidor impidiendo el movimiento de la misma.
Elementos Sellantes
Son los sistemas fundamentales para lograr el aislamiento
hidrulico estn constituido bien sea por una pieza o varias hasta
tres anillos de elastometros, construidos de nitrilo y que pueden
ser fabricados de diferentes dureza de acuerdo a rangos de presin y
temperaturas donde se vayan a usar. Cuando se asienta una
empacadura, el elemento sellante se comprime para formar un sello
contra la tubera de revestimiento durante la compresin el elemento
de goma se expande entre el cuerpo de la empacadura y la pared de
la tubera de revestimiento.
En la siguiente tabla se muestran la cantidad de elementos
sellantes en una empacadura de acuerdo a condiciones de
trabajo.
Dispositivos de friccin
Estos son una parte esencial de muchos tipos de empacaduras para
asentarlas y en algunos casos para recuperarlas pueden ser; flejes,
en resortes o bloques de friccin y cada uno de estos proporciona
las fuerzas de sostenimiento necesarias para asentar la
empacadura.
Clasificacin de las Empacaduras
De acuerdo al sistema de anclaje las empacaduras se pueden
clasificar de la siguiente manera: Mecnicas Hidrulicas
PermanentesEmpacadurasMecnicas
Estas empacaduras son bajadas con las tubera de produccin y su
asentamiento se logra girando la tubera en el sentido de las agujas
del reloj el nmero de vueltas est determinado por profundidad y el
diseo de cada fabricante. De acuerdo a la caracterstica de la
operacin superficial para anclarlas se clasifican en; Compresin o
peso rotacin. Tensin. Compresin, tensin, rotacin.Mecnicas de
Compresin
Son sencillas debido a que poseen solo un sistema de anclaje al
revestidor, no tienen vlvula interna de circulacin, el elemento
sellante puede trabajar hasta 250F. se anclan cuando se llega a la
profundidad de asentamiento rotando la tubera en direccin de las
agujas del reloj para que salga la J del perfil interno del mandril
de esta manera salen las cunas y se coloca peso sobre el obturador
para anclarlo al revestidor.
Mecnicas de Compresin Dobles.
Similar a las sencillas son equipos recuperables son dobles
debido a que tienen doble sistema de anclaje, el agarre mecnico
igual a la sencilla y adicional un sistema de candados hidrulicos
los cuales son accionados mediante presin hidrulica y los mismos
son localizados por debajo de la vlvula de circulacin.
Mecnicas de tensin Sencillas
Son equipos recuperables y muy similares a las empacaduras de
compresin sencillas, la diferencia es que presenta las cunas y cono
invertido por esta razn el sistema de anclaje es tensionando la
tubera. Su mayor aplicacin se encuentra en los pozos inyectores de
agua y en pozos productores someros y con tubera de completacion de
dimetros pequeos donde el peso de esta es insuficiente para asentar
los obturadores de compresin o peso.
Mecnicas de tensin y comprensin
Al igual que todos los anteriores son equipos recuperables,
presenta la versatilidad que se pueden asentar aplicndole esfuerzos
de compresin, tensin y rotacin usada para produccin, inyeccin,
fracturas, zonas aisladas y aplicaciones de cementacin remedial.
Posee capacidad de resistir altas presiones diferenciales en caso
de estimulaciones despus de haber completado el pozo.
Clasificacin de las Empacaduras Mecnicas:
EmpacadurasHidrulicas
Son equipos compuestos de iguales materiales que las empacaduras
mecnicas, la diferencia estriba en el mecanismo de anclaje de stas
que es mediante presin hidrulica. El procedimiento de asentamiento
es el siguiente: Se baja con la tubera hasta la profundidad
establecida. Se coloca presin a travs de la tubera la cual energiza
unos pistones en la parte interna del obturador. Finalmente, el
movimiento de estos pistones efectan el anclaje de las cuas as como
la expansin de los elementos sellantes contra el revestidor.
Completacion sencilla con EmpacaduraHidrulica
Permite fijar la empacadura sin manipulacin de la tubera. Comn
en las aplicaciones costa afuera donde las lneas del control de la
vlvula de seguridad previenen la rotacin de la tubera. Permite la
instalacin en un solo viaje, ahorrando tiempo de taladro. Requiere
dispositivo de tapn en la tubera para fijar la empacadura. Tapn en
niples de asiento. Asentamiento a travs de bolas. POP .
EmpacadurasPermanentes
Estos equipos estn diseados para pozos de alta presin y
temperatura, en completaciones donde se prevean trabajos de
fractura en el futuro, en completaciones selectivas y
principalmente en pozos exploratorios donde no se conocen las
caractersticas del yacimiento. Se pueden asentar mediante dos
mecanismos con guaya elctrica y con tubera de trabajo. Forma parte
del revestidor ya que al estar anclada hay que fresarla para su
remocin.
Empacaduras Permanente con Sello Hidrulico
Gama completa de accesorios disponibles de completacin. Diseada
para altas presiones diferenciales sobre los 10.000 psi. Diseada
para aplicaciones de una zona y multi-zonas. Es fijada en un solo
viaje no requiere rotacin. No es necesariamente bajada con guaya.
Temperatura de 120 a 350F.
.Accesorios de la empacadura Permanente. Localizadores de la
empacadura Permanente. Unidades espaciadoras. Seal Bore and
Mill-Out Extensions Pata de mula. Unidades sellantes.
Empacaduras para inyeccin de Vapor.
Existen yacimientos que se encuentran saturados de crudos
pesados o de alta viscosidad, esta caractersticas los hace difcil
de extraerse con facilidad, por lo que una forma de estimular estos
tipos de yacimiento es inyectndoles vapor, con la finalidad de
disminuir la viscosidad del crudo y de esta manera se pueda sacar
con menor dificultad.
Equipos Adicionales para la Terminacin.
Se dividen en las siguientes: Niple de asiento Mangas Mandriles
Mandriles de bolsillo lateral Juntas de Expansin Junta de Erosin
Off OnTool POPNiples de Asiento
Es un dispositivo tubular conectado a la tubera de produccin que
se coloca a una determinada profundidad. Internamente son diseadas
para controlar la produccin en la tubera. Bsicamente existen dos
tipos de niples de asiento: Selectivos. No selectivos.
Niples de Asiento Selectivo.
Su principio de funcionamiento est basado en el conjunto de
cerraduras que hacen juego con las llaves colocado en un mandril de
cierre. Pueden ser colocados ms de uno en una corrida de tubera de
produccin, siempre que tengan la misma dimensin interna. Se utiliza
para:
Taponar el pozo hacia arriba, hacia abajo o en ambas
direcciones. Probar la tubera de produccin. Colocar vlvula de
seguridad, reguladores de fondo, herramientas de medicin. Servir
como punto de referenciaNiples de Asiento No Selectivo
Este tipo de niple es un receptor para dispositivos de cierre.
Su principio de funcionamiento es tener una disminucin de dimetro
llamado no pasa (NOGO), para localizar los dispositivos de cierres;
por lo tanto, el dimetro exterior del dispositivo deber ser
ligeramente mayor que el dimetro interno ms pequeo.
Mangas
Son dispositivos compuestos por una manga interior, la cual debe
abrirse o cerrarse por mtodos de guaya, para permitir la
comunicacin o separacin de los fluidos hacia la tubera. Estas
permiten, traer pozos a produccin, matar pozos, lavar arenas y la
produccin de pozos de mltiples zonas.Las mangas pueden ser
utilizada como: Mangas de circulacin Mangas de produccin
Mangas de Circulacin
Son dispositivos que se colocan sobre la primera empacadura. Se
inyecta a travs del anular un fluido liviano que permita desplazar
el fluido de completacin y aligerar la columna de fluido existente
en el pozo para crear un diferencial suficiente en el fondo del
pozo y traerlo a produccin. Se coloca en la tubera de menor dimetro
y en caso de no tener mandriles de gas lift se pueden usar para la
inyeccin de gas.Mangas de Produccin
Se colocan unos pies por debajo o por encima del horizonte
productor pero nunca frente, con el propsito de evitar que los
fluidos lleguen directamente a la manga de produccin ocasionando
flujo turbulento en la cara de la manga y como consecuencia una
posible obstruccin al paso de fluidos.Mandriles de LAG
Estos forman parte de la tubera de produccin y en ellos se
instalan las vlvulas que servirn para realizar el levantamiento
artificial por gas a las profundidades requeridas admitiendo el gas
en la tubera.
Juntas de Expansion
Es una herramienta que est compuesta bsicamente de dos
componentes principales que son el cuerpo o camisa y el mandril
deslizante.
Juntas de Erosin
Son fabricados en longitud de 10, 20 y 30 pies. Estas son
corridas con la tubera de produccin y ubicadas frente al intervalo
perforado ofrecen una proteccin adicional contra la erosin por el
efecto de flujo de las perforaciones de produccin.On off Tool
Es una herramienta que permite el acople y desacople de la
tubera de produccin sin comprometer la caracterstica de la sarta de
completacin esto permite desconectar a tubera sin desasentar la
empacadura. Ventajas: Acople rpido de J triple. Permite el uso de
tapones tipos X. Desconecta la tubera sin desasentar la
empacadura
Tapn Expulsable por Bombeo (P.O.P)
Es utilizado en las completaciones donde se utilizan empacaduras
de asentamiento hidrulico, as como tambin con las empacaduras
mecnicas donde sea necesario probar la sarta de
completacin..Ventajas: Para taponear provisionalmente las sartas de
completacin o tubera. Permitiendo probar la misma y/o asentamiento
de la(s) empacaduras hidrulicas.Equipos Adicionales para la
Produccin
Son aquellos que se bajan con guaya y se instalan a la tubera de
produccin; los cuales permiten llevar a cabo trabajos de
mantenimiento subsuperficial, sin tener que parar el pozo o sacar
la tubera de produccin. Tambin proporcionan facilidades para
instalar equipos de seguridad en el subsuelo.Los trabajos con
equipos de produccin se realizan con guaya fina, la cual permite lo
siguiente:
Taponar la tubera de produccin para: Reparar o reemplazar el
cabezal de produccin. Probar fugas en la tubera de produccin. Hacer
produccin selectiva, a travs de una camisa deslizante. Permitir la
bajada de un can en un pozo de alta presin. Circular el pozo sobre
la empacadura para: Matar el pozo, desplazando el fluido contenido
en la tubera de produccin por otro de mayor densidad. Colocar
vlvulas de seguridad subsuperficiales. Colocar equipos especiales,
tales como: Estranguladores de fondo. Reguladores de fondo. Vlvulas
de levantamiento artificial por gas.
Tapones Recuperables de Eductor.
Son empleados para taponar la tubera de produccin y tener
posibilidad de realizar as trabajos de mantenimiento y reparacin
subsuperficial. existen tres tipos bsicos de tapones recuperables,
los cuales son asentados en niples o en tubera de produccin o
eductor y recibir as presin por encima, por debajo o en ambas
direcciones, bajo condiciones de operacin.
Tapones Recuperables de Eductor (X,XN,H).Los tapones X, XN, H
estn diseados para bloquear una presin superior e inferior, el cual
es colocado con un equipo de Wire Line.cada perfil de tapones estn
diseados para ser asentados en niples que tengan el mismo perfil
que tenga el tapn.
Tapn tipo E: Es asentado en un niple de asiento (E), su
funcionamiento operativo es taponear, aislar arenas productoras de
otras. Tapn X: tambin puede ser usado en las camisas de circulacin
tipo (X) para detectar cualquier fuga que pueda existir en la
camisa.Valvula de Seguridad de Control Superficial.
Son llamadas tambin vlvulas de tipo hidrulicas y cumplen su
funcin de cortar el flujo una vez recibida una seal automtica o
manual desde superficie.el mtodo de control puede diferir, pero el
principio consiste en aplicarle presin desde una fuente ubicada en
la superficie, para mantener la vlvula abierta; debe mantenerse una
presin de 4000 psi a travs de la lnea de control para que est
completamente abierta.Vlvula de Seguridad de Control
Subsuperficial.
Son aquellas que cumplen su funcin de cierre del flujo cuando
existe una variacin en las condiciones de fondo, sin que se
requiera de ninguna fuente emisora de seal en la superficie.
Existen dos tipos de estas vlvulas: Vlvula de seguridad operada por
presin. Vlvula de seguridad diferencial
CABEZAL DE POZO
rbol de navidadBibliografa.
Herramientas de Completacin Ing. Luis Rodrguez Completacin y
reacondicionamiento de pozos SchlumbergerCompletacin y
Reacondicionamiento de pozos Ing. Luis RodriguezHerramientas
especiales para reparaciones y terminacin de pozos Ing. Jairo
MendozaDiplomado Produccin de HidrocarburosPgina 1