diseño de aparejo de produccion.15-19
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Este factor es multiplicado por la cedencia de fadricacion del tubo antes de aplicar el factor de seguridad. Figura 14. Determinación del material requerido. La figura 15 muestra el comportamiento del acero con respecto a la temperatura para un acero TAC-140. El otro fenómeno causado por la temperatura es el efecto de corrosión. La norma NACE indica que el H2S incrementa s u ataque al a cero a temperatura cercanas a 65°C. A temperaturas mayores, el efecto es menor debido a que disminuye la solubilidad del ácido sulfhídrico en el agua, y con esto la velocidad de reacción generada por el hidrogeno. Sin
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Este factor es multiplicado por la cedencia de fadricacion del tubo antes de aplicar el
factor de seguridad.
Figura 14. Determinación del material requerido.
La figura 15 muestra el comportamiento del acero con respecto a la temperatura para un
acero TAC-140.
El otro fenómeno causado por la temperatura es el efecto de corrosión. La norma NACE
indica que el H2S incrementa su ataque al acero a temperatura cercanas a 65°C. A
temperaturas mayores, el efecto es menor debido a que disminuye la solubilidad del ácido
sulfhídrico en el agua, y con esto la velocidad de reacción generada por el hidrogeno. Sin
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embargo, experiencias en pozos petroleros han indicado que la corrosión por sulfhídrico
ocurre hasta a los 100°C.
El fenómeno de corrosión debido al dióxido de carbono tiene un comportamiento similar
al del sulfhídrico con relación a la temperatura. El máximo ritmo de corrosión se presenta
a temperaturas entre 70 y 80 °C. Este comportamiento se ilustra en la figura 16.
Es importante considerar estos efectos para hacer una selección adecuada de la tubería
de producción a un costo mínimo pues cuando el ambiente corrosivo no es muy severo,
puede ser conveniente colocar tubería especial para corrosión únicamente a partir de la
profundidad donde se alcancen los 100°C a la superficie.
6. MOVIMIENTO DEL APAREJO DE PRODUCCION.
El cambio de 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 cuandoéste no permite el libre movimiento de la tubería. Esto sucede cuando se realizan
operaciones durante la terminación, exploración y mantenimiento del pozo, tales como:
inducciones, pruebas de admisión estimulaciones, fracturamientos o durante la
producción del pozo.
Figura 16. Efecto de la temperatura sobre la corrosión por Co2
Cuando la tubería tiene movimiento libre, su acortamiento puede ser tal que la longitud de los
sellos o juntas de expansión sea insuficiente, lo que generaría que las unidades de sellos multi-v se
salgan del empacador generando un serio problema de comunicación; en el caso de las juntas de
expansión, éstas ocasionarían un esfuerzo de tensión considerable sobre el empacador.
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Figura 17. Representación esquemática del efecto pistón.
La ley de Hooke establece que el cambio den longitud es directamente proporcional a la fuerza
aplicada. Esta es matemáticamente representada por
El módulo de elasticidad ( E ) para el acero es 30 x psi. La figura 15 presenta la definición de
los términos de la ecuación 15.
b) Ballooning (aglobamiento)
Cuando la presión interna de un aparejo de producción es mayor que la presión externa, los
esfuerzos radiales que actúan sobre la pared generan una expansión (aglobamiento) del tubo, este
fenómeno causa una contracción longitudinal del aparejo.
Cuando la presión exterior es mayor que la presión interna, se presenta el efecto contrario y se
produce una elongación de la tubería.
Este efecto puede ser estimado con la siguiente ecuación:
Considerando una relación de Poisson igual a 0.3, el cual es un valor muy aproximado para el
acero, y despreciando las pérdidas por fricción (ϭ), la ecuación 16 se reduce a:
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El primer término de la ecuación 17 representa el efecto debido al cambio de densidad de los
fluidos, el segundo término considera el cambio de presión en superficie tanto en el espacio anular
como en el interior de aparejo.
La ecuación 17 puede ser empleada para tener una buena idea del efecto de ballooning sobre el
cambio de longitud del aparejo de producción.
c) Buckling (pandeo helicoidal)
A este efecto se le llama así debido a la forma que adquiere el aparejo cuando se presenta el
fenómeno, y tiene lugar cuando hay un incremento de presión en el interior de la tubería de
producción, la cual actúa en el área transversal de la parte inferior de un aparejo que tiene
movimiento libre, es decir, los sellos multi-v se pueden mover a través del área pulida del
empacador.
Este efecto acorta el aparejo de producción y el pandeo se produce del punto neutro hacia abajo.
En este fenómeno. El punto neutro no es donde no existe ni tensión ni compresión, sino donde el
esfuerzo axial es igual, y se determina con la siguiente ecuación:
En donde “n” es la diferencia del fondo de la tubería al punto neutro y es conocida como
fuerza ficticia, la cual es determinada como sigue:
La sarta de perforación no sufrirá pandeo si la fuerza ficticia es negativa o cero.
El cambio de longitud provocado por buckling se denomina mediante la siguiente ecuación:
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