Producción

Congreso de Producción del Bicentenario

“El desafío de producir mas energía”

18 al 21 de Mayo del 2010

Ciudad de Salta, Argentina

“Diseño de Tubing de Producción: cuales son las cuestiones técnicas que lo caracterizan?”

Fabián Benedetto - Tenaris (fbenedetto@tenaris.com) Sinopsis

Es bien conocido en la industria que, entres los elementos mas importantes para favorecer a la producción de un pozo se encuentra el Tubing de producción, ya que es, ni más ni menos el conducto que permite conectar los fluidos del reservorio con las instalaciones de superficie. Con lo cual, dentro del proceso de diseño de un pozo, al establecer la arquitectura del mismo, la selección del Tubing de producción es determinante para definir el resto de las tuberías, de allí que su importancia en el esquema final del pozo es fundamental.

Ahora bien, definido el pozo en términos de su profundidad, trayectoria y diámetros, vemos que se trata de una construcción muy particular, compuesta en su totalidad por elementos tubulares que denominamos como Casing y Tubing para establecer una diferenciación. Pero, desde el punto de vista técnico, cuales son las cuestiones de diseño que diferencian a un Tubing del resto de los tubulares?

En este trabajo mencionaremos por lo tanto, no solo las hipótesis de carga para diseño que caracterizan a este tipo de tubería, sino también otros factores tales como erosión, tipo de packers, pandeo, fluidos de empaque, etc. son claves a la hora de determinar y definir el tipo de Tubing a instalar, en lo que se refiere a su grado de acero, tipo de unión roscada y espesor de pared.

INTRODUCCION:

El Tubing de Producción es la tubería a través de la cual se conducen los fluidos desde el reservorio hacia las instalaciones de superficie. Como es bien conocido en la Industria, esta tubería se compone

de tramos de aproximadamente 30 pies unidos a través de conexiones roscadas que pueden ser del tipo Premium o bien uniones API. Esta tubería, al igual que la porción de Casing (o Liner) debajo del packer, deberá tolerar las condiciones corrosivas de los mencionados fluidos de manera simultánea

con las condiciones termodinámicas del reservorio.

Por lo cual, los materiales seleccionados, deberán satisfacer de igual modo criterios del tipo mecánico y requerimientos de resistencia a la corrosión, en definitiva, un ingeniero responsable de la selección de un Tubing deberá obtener, al final de su tarea, una tubería que asegure como mínimo, los siguientes objetivos primarios:

• Diámetro necesario para la producción óptima.

• Peso métrico adecuado, el grado de acero y las conexiones para asegurar integridad en

servicio.

• Procedimientos operativos claros para correr la tubería.

• Certeza sobre las máximas cargas esperadas y los valores máximos admisibles de resistencia

de la instalación.

Mencionados estos puntos, la cuestión es determinar el proceso de selección con el que se puede asegurar el diseño correcto de un Tubing de producción. En este proceso habrá cuestiones de diseño que asemejan a este tipo de tubería a las demás existentes en el pozo (es decir los diferentes tipos de Casing), y habrá otras cuestiones que le confieren un carácter distintivo.

En que es similar a un Casing?

Existen numerosos puntos de coincidencia en el enfoque de diseño de un Tubing respecto de un

Casing, entre los cuales vale la pena mencionar:

• Las teorías de resistencia de los materiales son las mismas:

¾ Estallido: API 5C3, próximamente ISO 10400.

¾ Colapso: API 5C3, Tamano, etc.

¾ Multiaxial: Análisis de Von Mises.

¾ Axial: API 5C3, próximamente ISO 10400.

• Los conceptos de diseño son los mismos:

¾ Generalmente el diseño se basa en las tensiones de trabajo (Working Stress Design) aplicando el límite de fluencia de los materiales como criterio de falla.

¾ Correcta definición de las Condiciones de Carga.

¾ Correcta especificación de la resistencia de los tubulares y las conexiones.

¾ Predicción del posible deterioro con el tiempo y su influencia en la resistencia del tubo.

• Las consideraciones respecto de los materiales son las mismas.

En que es diferente a un Casing?

Por otro lado tenemos otros tópicos que requieren mayor énfasis en los diseños de este tipo de tuberías como por ejemplo:

• El Tubing se trata de un consumible (es decir, siempre es posible la sustitución mediante

workovers). La excepción se da en instalaciones de aguas profundas.

• El Tubing se encuentra mayormente expuesto a los fenómenos erosivos si el pozo es de caudal importante.

• Necesita un enfoque distinto respecto de la resistencia a la corrosión. Requiere total

compatibilidad con el fluido de empaque cuando se utilizan materiales resistentes a la corrosión.

• Las hipótesis de carga que se consideran son diferentes:

¾ Los esfuerzos axiales se tornan muy importantes.

¾ La temperatura es muy importante.

• Las consideraciones de diseño dependen de su vinculación al Casing en el fondo del pozo, esto es del tipo de Packer con el que se lo instala y por ende, con su capacidad de

movimiento.

• Finalmente, como un tema muy importante, las tensiones de pandeo y post-pandeo deben tener una especial atención ya que, por su condición de tubería esbelta, posee una marcada

tendencia a la pérdida de estabilidad.

En las secciones siguientes de este trabajo se muestra los factores arriba mencionados que hacen característico a diseño de Tubing relacionado con cuestiones como hipótesis de cargas típicas, resistencia a la corrosión, erosión, tendencia al pandeo y los movimientos resultantes.

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN:

Establecer un programa de tuberías para un pozo incluye la selección del producto adecuado desde el punto de vista técnico-económico tomando en cuanta la performance de los materiales y requiriendo de la evaluación minuciosa del ambiente en donde se van a utilizar. El Tubing, por supuesto, no está ajeno a este proceso y un factor que será de vital importancia es contar con información previa respecto de las experiencias de uso en el yacimiento o en instalaciones similares. Esta información va a ser muy

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