Expo revestimientos

DISEÑO Y TIPOS DE REVESTIMIENTO

ESCUELA INGENIERÍA DE PETRÓLEOSBUCARAMANGA, 2012

AGENDA

Introducción

Compuestos Hidrocarburos

Petróleo

Gas

Conclusiones

Bibliografía

TIPOS DE REVESTIMIENTO

Revestimiento Conductor

Revestimiento de Superficie

Revestimiento Intermedio

Revestimiento Productor

Liner

REVESTIMIENTO CONDUCTOR

El propósito de esta primera sección de tubería es principalmente proteger los depósitos no consolidados de la erosión por los fluidos de perforación. Cuando las formaciones son suficientemente estables, esta cadena puede ser usada para instalar el sistema completo de circulación de lodo.

Fuente: U.S. Department of Labor


También sirve para los siguientes objetivos:

• Guía de la sarta de perforación y el revestimiento subsecuente dentro del hueco. El conductor de perforación mar adentro puede formar parte del sistema de apilamiento para una cabeza de pozo.

• Provee centralización de las cadenas de revestimientos interiores el cual limita la deformación de la columna. No llevan directamente la carga axial, excepto durante la instalación inicial del revestimiento de superficie.


• Reducir las ondas/olas de las cargas actuales impuestas en la sarta interna.

• Proporciona protección contra la corrosión del oxigeno en la zona de chapoteo

• Reduce la transferencia de las tensiones a los revestimientos interiores que son resultado del asentamiento y movimiento rotatorio de la gravedad de las plataformas.

Los revestimientos conductores son usualmente conducidos a profundidad o alternativamente corridos dentro de un pozo perforado previamente y cementado. Si son conducidos, deben ser diseñados para soportar las cargas de golpe del ariete.

REVESTIMIENTO DE SUPERFICIE

El revestimiento de superficie está cementado a la superficie o lecho marino y es el primer revestimiento en el cual las BOP´s pueden ir montadas. Es importante destacar que la cantidad de protección proveída contra la presión interna solamente será tan fuerte como la resistencia de la formación en el zapato del revestimiento; por lo que puede ser necesario desahogar cualquier influjo tomado a través de la sarta de superficie.

Fuente: Pro active investors


El revestimiento de superficie es instalado para:

• Prevenir las formaciones superficiales poco consolidadas desprendidas del hueco.

• Permitir la completa circulación del lodo.

• Proteger arenas de agua dulce de la contaminación del lodo de perforación .

• Proveer protección contra hidrocarburos que se encuentran a poca profundidad.

Fuente: Jay hawk oil field supply Inc.


La sarta de superficie usualmente soporta la cabeza de pozo y los revestimientos subsecuentes.En pozos costa afuera con cabeza de pozo superficial, el anular entre el conductor y la sarta de superficie se dejan frecuentemente no cementados por encima de la línea de lodos para minimizar la transferencia de carga y el sometimiento a tensiones en la sarta de superficie. En estos casos, el revestimiento de superficie debe ser centralizado para prevenir o limitar el pandeo (buckling).

Fuente: Texas Water Development Board

REVESTIMIENTO INTERMEDIO

Se utilizan para asegurarse de que existe una adecuada protección de vaciado para perforaciones muy profundas y paraaislar las formaciones o huecos con cambios de perfil, que pueden causar problemas de perforación.

Fuente: Petroblogger

REVESTIMIENTO INTERMEDIOPuede ser usado para aislar:• Hinchazón de las arcillas

• Arcillas frágiles.

• Sales en aumento.

• Sobrepresión a la sarta.

• Acumulación o desprendimiento de la sección.

• Arenas de altas permeabilidades.

• Yacimientos parcialmente empobrecidos que causan pega diferencial.

Fuente: Tootoo.com

REVESTIMIENTO INTERMEDIO

El cemento debe cubrir todas las zonas de hidrocarburos y sales o cualquier otro tipo de evaporitas en aumento.Zonas que contienen gran cantidad de agua corrosiva de formación son también a menudo cementadas, sobre tododonde puede haber movimiento de acuíferos, que reponen los elementos corrosivos cercanos al pozo. Fuente: Deep water horizont – Blow out Book

REVESTIMIENTO PRODUCTOR

Esta es la sección a través de la cual se terminará el pozo, se producirá y controlarálo largo de su vida.

En pozos exploratorios esta vida puede ser igual a un período de prueba muy corto, pero en la mayoría depozos de desarrollo tendrá una duración de un número significativo de años durante los cuales pueden llevarse a cabo muchas reparaciones.

Fuente: Flickr


Por lo general, lo que determina el diseño del revestimiento de producción es:• Buen flujo potencial, es decir, el tamaño de la

tubería.• La posibilidad de un completamiento con

revestimientos de producción múltiples.• El espacio requerido por el equipo de fondo de

pozo por ejemplo, válvulas de seguridad, equipos de levantamiento artificial, etc.

• La geometría requerida para operaciones eficientes a través de la tubería.

• Adecuados espacios anulares para permitir la circulación a una velocidad razonable y presiones.

Fuente: Frac Focus


También es posible que el propio revestimiento de producción pueda ser utilizado como un conducto para maximizar la capacidad de entrega (flujo por el casing), para reducir al mínimo las pérdidas de presión durante operaciones de fracturamiento, por inyección de productos químicos o de gas-lift.

Fuente: Wikipedia


Debe tenerse en cuenta que las operaciones de producción que afectará a la temperatura del revestimiento de producción adicionales e imponer las tensiones térmicas. Anillo de expansión térmica puede provocar el colapso del tubing cuando se cementa arriba en el revestimiento intermedio. Las cargas a las que se somete un revestimiento de producción son, por tanto, bastante diferente de las impuestas durante la perforación.

Fuente: Drilling Software

LINER

Un liner es una sección de tubos que se instala pero no se extiende todo el camino hasta la superficie. Es colgado una corta distancia por encima del zapato del revestimiento anterior y generalmente se cementa sobre su toda la longitud para asegurar juntas dentro de la sarta de revestimiento anterior (tubing).

Fuente: Engg Student

LINER

Los liners de perforación pueden ser instalados para:

•Aumentar la fuerza de los zapatos.

•Reunirse con las limitaciones del equipo de perforación de carga a tensión.

•Reducir al mínimo la longitud de diámetro reducido y los posibles efectos adversos sobre la hidráulica de la perforación.

Fuente: Kaskus.us

LINER

Los liners de producción se pueden instalar para:

•Reducir los costos.

•Minimizar la longitud de la tubería de diámetro reducido la producción y la consiguiente efecto adverso sobre el potencial de flujo así.

•Reunirse con las limitaciones del equipo de perforación de carga tensional en las ocasiones en pozos profundos.

Fuente: Scribd, Compeltación de pozos

DISEÑO DE REVESTIMIENTOS

INTRODUCCIÓN

•El diseño de revestimiento envuelve la determinación de los factores que influyen en la falla de los mismos y en la selección de los grados y pesos de tubulares más apropiados para las operaciones específicas.

•El programa de revestidores deberá también reflejar los requerimientos de completamiento y producción del pozo.

•Se necesita un buen análisis de los esfuerzos que estarán presentes y la habilidad para aplicarlos en el diseño de las sartas de revestimiento.

DISEÑO DE REVESTIMIENTOS

•Lo que se busca lograr es un recipiente que sea capaz de soportar las presiones interiores y exteriores, así como las cargas axiales a las que se vea sometido.

•En general, el costo de los revestidores con diferentes grados de acero, es proporcional a su peso. A mayor peso, mayor será el costo del tubo.

•Así, el diseñador deberá asegurarse de seleccionar el menor costo con la menor calidad posible.

CRITERIOS DE DISEÑO

1. PRESIÓN DE COLAPSO

•Es generada por la columna de lodo que llena el espacio anular y que actúa sobre el revestidor vacío.

•La presión de colapso va a ser máxima en el fondo y mínima en la superficie debido a la presión ejercida por la columna hidrostática, por lo que debemos suponer la presión máxima para el diseño de cada revestidor.



Suposiciones a tener en cuenta:• El revestidor está vacío debido a

una pérdida de circulación total en el zapato o la profundidad total TD.

• La presión interna en el revestidor es cero.

• La presión exterior sobre el revestidor es ejercida por la columna de lodo dentro del pozo, al correr la sarta.

• No existe cemento alrededor del revestidor.



La presión de colapso se calcula mediante la siguiente ecuación:

Considerando las suposiciones anteriores:


El criterio para el Estallido se basa normalmente en la máxima presión de formación que resulta al tomar un influjo durante la perforación de la siguiente sección del agujero.

2. PRESIÓN DE ESTALLIDO


• GAS A LA SUPERFICIE

• Para mayor factor de seguridad al estallido se supone que un influjo de gas ha desplazado por completo la columna de lodo dentro del pozo.

• Esto hará que el revestidor quede sometido a los efectos de estallido por la presión de formación actuando en su interior.




• En el tope del agujero, la presión exterior ejercida por la columna de lodo es cero, por lo que la presión interna deberá ser soportada enteramente por el cuerpo del revestidor.

• Por lo tanto la presión del estallido será máxima en el tope y mínima en el zapato del revestidor donde la presión interior es resistida por la presión hidrostática de la columna de fluidos en el anular exterior del revestidor.

• En el diseño convencional del revestidor se acostumbra suponer que el influjo es de gas lo cual constituye el caso mas desfavorable para el sistema del pozo en términos de presión.




• El gradiente de gas del influjo se supone de 0,1 psi/pie, este gradiente causara un pequeño incremento en la presión de formación a medida que asciende dentro del pozo.

• Se deberá seleccionar un punto para el asentamiento para el revestidor tal que la presión impuesta en el zapato sea menor que la presión de fractura de la formación debajo del zapato a esta profundidad.

• En pozo exploratorios en los que se desconoce la presión del yacimiento, la presión de formación de la siguiente sección del agujero se estima con base en el máximo peso del lodo.


CRITERIO DE DISEÑO

• Presión de Estallido en Superficie, B1=P. De la columna exterior del fluido – P. de formación dentro del revestidor.

(B1) = Pf – G X TD

• Las presiones interior y exterior en el zapato del revestidor (Pi) y (Pe) se calculan con la máxima presión de formación esperada ala profundidad final de la sección siguiente TD, suponiendo evacuación total del pozo con gas:

Pi = Pf – G (TD – Prof. del zapato)Pe = 0,465 x Prof. del zapato

• La presión de estallido en el zapato será, (B2) = Pi –PeB2 = Pf – G x (TD – prof del zapato) – 0,465 x Prof del zapato.



EJEMPLO:

• Revestimiento de 9 - 5/8”.• Profundidad del zapato = 5000 pies.• Profundidad final de la sección siguiente, TD = 10000 pies.• Pf = 5000 psi.• Peso del lodo en el pozo al correr el revestidor de 9 5/8 = 10 lbs/gal.

• Presión de colapso del zapato = 10 x 0,052 x 5000 = 2600 psi

• Presión de estallido en superficie =5000 – (0,1 x 10000) = 4000 psi

• Presión de estallido en el zapato = (5000 – (0,1 x (10000-5000))) – (0,465 x 5000) = 4500 – 2325 = 2175 psi



Fuente: Alibaba.com

Revestimiento seleccionado: L-80, 40 Lb/ft, C=3090 psi, B=5750 psi


• La mayor parte de la tensión axial proviene del peso mismo del revestidor.

• Otras cargas tensionales pueden deberse a : doblamiento, arrastre, cargas de impacto y esfuerzos inducidos durante las pruebas de presión.

• Al diseñar el revestimiento se considera el tramo superior de la sarta como el punto mas débil a la tensión toda vez que tenga que soportar el peso total de la misma.

3. TENSIÓN


• Los esfuerzos de tensión se determinan de la siguiente manera:

1. Calcular el peso del revestimiento en el aire (valor positivo) empleando la profundidad vertical.

2. Peso del revestidor en el aire = peso del revestidor en (lbs/pie) x profundidad del agujero (prof vertical verdadera, TVD pies)

3. Calcular la boyancia o flotación (valor negativo).4. BF = Pe (Ae – Ai) para revestidor con punta abierta (zapato guía).5. BF = PeAe – PiAi para revestidor con punta cerrada (zapato y collares

flotadores).

3. TENSIÓN


• Método de Presión y Área.

3. TENSIÓN


• Ejemplo:

• Revestimiento de 20”, ID=18,71 pulg, 133 lb/pie, cpn extremo abierto

• Prof del zapato = 2800 pies• Peso del lodo = 10 lbs/gal

• SOLUCION EMPLEANDO EL METODO DE PRESION Y AREA• Peso en el aire =2800 x 133 = 372400 lbs.• Fuerza de empuje por flotación, BF = Pe (Ae-Ai) para extremo

abierto.• BF = 0,052 x 10 x 2800 (314,16 – 274,94) = 57104 lbs.• Peso sumergido BW = Peso en el aire – Peso Flotado. = 372400 – 57104 = 315295 lbs

3. TENSIÓN


• Ejemplo:

• Revestimiento de 20”, ID=18,71 pulg, 133 lb/pie, cpn extremo abierto

• Prof del zapato = 2800 pies• Peso del lodo = 10 lbs/gal

• SOLUCION EMPLEANDO EL METODO DE BOYANCIA• Presión en el aire =2800 x 133 = 372400 lbs• Fuerza de empuje por flotación, BF = Pe (Ae-Ai) para extremo

abierto • BF = (1 – 10 / 65,4) = 0,847• Peso sumergido = Peso en el aire x Peso Flotando = 372400 x 0,847 = 315422 lbs

3. TENSIÓN


MÍNIMOS FACTORES DE DISEÑO

BIBLIOGRAFÍA

Documentos electrónicos:

•ENI S.p.A, E&P Division, Drilling Scenarios.

•Presentaciones de profesores UIS.

•Fundamentos de diseño de revestidores.

Páginas en internet:

•Scribd, Completación de pozos.

•Wikipedia, la enciclopedia libre.

•Petroblogger.

•Otros sitios web de compañías prestadoras de servicios.

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