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TALLER DISEÑO DE REVESTIMIENTO

Se tiene el estado mecánico del pozo #1, con las correspondientes profundidades del zapato de revestimiento en cada una de las fases. Con la información dada realice el diseño detallado del revestimiento para el pozo.[pic 1]

[pic 2]

Esta etapa consiste en determinar las cargas a las cuales estará expuesta cada sarta de tubería de revestimiento y llevar a cabo la selección de tuberías con propiedades mecánicas y físicas que puedan soportar las cargas pronosticadas.  El proceso de diseño para cada sarta de tubería de revestimiento se realiza de la siguiente manera:

Para CADA UNA DE LAS FASES (26”, 17 ½”, 12 ¼” y 8 ½”), se debe llevar a cabo el siguiente procedimiento:

1. Diseñar por colapso: para todas las sartas de tubería de revestimiento, un colapso de cargas ocurre cuando la presión externa es mayor que la presión interna. En forma general, el colapso de cargas estará en su punto más alto en el zapato del revestimiento.

Para diseñar por colapso se debe calcular la presión de colapso, la cual es originada principalmente por la columna de lodo usada para perforar el hueco y que actúa en la parte externa de la tubería.

Dicha presión se calcula de la siguiente manera (utilizando la fórmula de presión hidrostática):

[pic 3]

Sin embargo, lo anterior asumiría que dentro del revestimiento no hay un fluido que contrarreste dicha presión, lo cual no es real. Durante la perforación de la siguiente fase, el revestimiento tendrá un lodo que contrarreste la presión externa hallada anteriormente, de esta manera, la presión de colapso será:

[pic 4]

Para analizar la presión interna del revestimiento, se tiene en cuenta una situación real en la que se presenta una pérdida de circulación en una formación con determinada profundidad. Cuando se presenta pérdida de circulación la columna de lodo empieza a disminuir hasta el punto en el que se llegue a un balance entre la presión hidrostática del lodo y la presión de formación de la zona en la que se presenta la perdida de circulación. Según esto existen tres puntos a lo largo del casing en los que se puede analizar la presión de colapso:

[pic 5]

Para analizar estos tres puntos debemos conocer la columna de lodo que quedó dentro del revestimiento después de la perdida de circulación. Dicha longitud puede hallarse de la siguiente manera:[pic 6]

Conociendo esta longitud, podemos hallar la presión hidrostática que ejerce el lodo que quedó dentro del revestimiento y así empezar a calcular la presión de colapso en los tres puntos mencionados, analizando las presiones externas e internas que se tendrán en cada punto del revestimiento, aplicando posteriormente la ecuación principal para presión de colapso.

Debido a la incertidumbre en el cálculo de las cargas y la pérdida de propiedades a lo largo de la vida de la tubería, se debe tener en cuenta un factor de seguridad o de diseño el cual brinda un margen de desempeño superior a las cargas esperadas. Por esto existe un factor de diseño que para el caso del colapso varía entre 0,85 y 1,125. Para éste caso, se va a trabajar con un factor de seguridad de 1,125 para colapso en todas las fases.

De esta manera, se debe calcular la presión de colapso teniendo en cuenta el factor de diseño, multiplicando el resultado de la ecuación anterior por el factor de diseño, así:

[pic 7]

Con la presión de colapso hallada, se debe buscar en la tabla del fabricante el tipo de tubería adecuada. Entrando primero por el OD del revestimiento de la fase en la que se esté trabajando, siguiendo con el Grado y el peso  y evaluando cual revestimiento soportaría la presión de colapso a la cual se va a ver expuesto (la calculada anteriormente) leyendo la columna “Presión de Colapso”.

Se puede dar que varios tipos de tubería sirvan de acuerdo al diseño por colapso. Sin embargo se debe tener en cuenta el Diseño por estallido y el Diseño por Tensión, los cuales se desarrollarán a continuación.

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