Capacidad De Tuberias

CAPACIDAD DE LA RESISTENCIA DE LA TUBERIA DE REVESTIMENTO

CONCEPTO

Se define como aquella aptitud o condición que ofrece una tubería para reaccionar y evitar cualquier tipo de falla o deformación, ante la acción de cargas combinadas.

El término de (falla) se entiende como termino de (fractura). Sin embargo en el estudio de mecánica de materiales este no es el significado usual del término.

Se dice que ocurre una falla cuando un miembro cesa de realizar de manera satisfactoria la función para la cual estaba destinada.

Las principales fallas de las tuberías son básicamente colapso, tensión, estallamiento y corrosión. El tratamiento de cada una de las fallas simplifica el estudio y análisis del comportamiento de la resistencia en los materiales.

CEDENCIA

Para entender el comportamiento de falla iniciaremos por definir el concepto de cedencia o fluencia. Es aquella propiedad o condición del material para soportar la deformación elástica, o bien, la resistencia que opone le material a la deformación ante la exposición de una carga. Se dice que una material alcanza la cedencia o fluencia cuando experimenta una carga que le provoca una deformación permanente. Es decir, que el material se comporta plásticamente o se dice que tiene afluencia.

Importancia de la temperatura

el diseño de la tubería de revestimiento y de producción para pozos petroleros y geotérmicos se basa, generalmente, en el calcula de fuerzas mecánicas tales como: colapso, presión interna, tensión y compresión. En la mayoría de los casos, el efecto temperatura no es tomado en cuenta, ya que su variación no suele ser significativa en intervalos menores de 150 °C. sin embargo, se sabe que muchos pozos pueden presentar temperaturas superiores a los 200 °C, a partir de las cuales el esfuerzo de la cedencia se ve afectado.

Comportamiento de la temperatura

En perforación de pozos petroleros se ha registrado temperaturas de fondo del orden de los 216 °C, otros donde la temperatura de producción en superficie es de 130 °C, a pesar de la perdida de calor a lo largo de su acenso hacia la superficie.

Para el caso de pozos geotérmicos se ha registrado temperaturas de 350 a 400 °C en el fondo, a profundidades de 3000 m.

RESISTENCIA AL COLAPSO

Condición mecánica de una tubería (aplastada) originada por la aplicación de una carga, superior a su capacidad de resistencia a la deformación.

Fuerza mecánica capaz de deformar un tubo por el efecto resultante de las presiones externas. La teoría clásica de la elasticidad nos permite determinar los principales esfuerzos radiales y tangenciales que actúan en la tubería.

Tipos de colapsos

 Colapso de cendencia

 Colapso de plástico

 Colapso elástico

 Colapso de transición

Factores causales del colapso

Es común atribuir el fenómeno al colapso a una supuesta calidad deficiente de la tubería. Sin embargo estudios señalan y 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 geostaticas por formaciones plásticas y actividad tectónica

Desgaste de la tubería de revestimiento

Este factor esta asociado a la rotación de juntas de sartas y a los viajes que se efectúan. La magnitud del desgaste de la tubería de revestimiento esta relacionada por:

 Mucho tiempo por perforar

 Latas severidades por la pata de perro

 Problemas de pegaduras

Desgaste por pandeo helicoidal

Cuando la tubería de revestimiento no están cementadas hasta la superficie, debe tomarse en cuenta la tensión requerida para asentarlas adecuadamente en las cuñas del cabezal. En la operación de anclaje deben conocerse el valor de la cima el cemento, determinar la tensión adicional y elongación, en función de los factores que provocan el pandeo helicoidal, los cuales son :

 Cambio en densidad del flujo externo interno

 Cambio de presiones en la TB interno externo

 Cambio de temperatura

Desgaste por incremento de presión externa por temperatura

Cuando la cementación de tubería de revestimiento no alcanza la superficie, el fluido de perforación que permanece en la parte exterior, por el paso del tiempo sufre una degradación física en sus faces, separando solidos de líquidos. El agua puede ser sometida a una temperatura que puede alcanzar valores por encima de su punto de ebullición, de tal manera que comienza a evaporarse, lo que puede generar un incremento en la presión por el espacio anular, si esta no es desfogada.

Desgaste por despresionamientos inadecuados

Este fenómeno se presenta en las inducciones de pozos, cuando el espacio anular se encuentra con fluido empacante y por el interior de la tubería se maneja un gas a presión. El fenómeno se vuelve critico especialmente cuando no se manifiestan los hidrocarburos o agua salada, quedando la tubería completamente vacía y sometida a una máxima carga por el exterior (efecto succión).

Desgaste por cargas geoestaticas por flujo de formaciones plásticas y actividad tectónica

Durante la perforación se atraviesan formaciones tales como lutitas, domos arcillosos y domos salinos, etc. Cuyo comportamiento quimico-mecanicos son francamente plásticos (donde el material se extruye y fluye haci el pozo), y ocasionan que la carga geostatica se transmita radialmente hacia el pozo, lo cual puede propiciar el colapso de la tubería de revestimiento.

RESISTENCIA AL ESTALLIDO

La falla por estallamiento de una tubería es una condición mecánica que se genera por la acción de cargas de presión actuando por el interior de la misma. La resistencia que opone el cuerpo del

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