Obturadores permanentes para pozos

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DiseñodeCompletamiento
8. Obturadores

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QuéesunObturador?
Lam. 2
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• Un obturador es una herramienta de subsuelo utilizada para
proporcionar un sello entre la tubería y el revestimiento (o la pared de
la formación) de los pozos, evitando el movimiento de los fluidos más
alládel puntosellado.
• El obturador generalmente se asienta justo por encima de los intervalos
productores del pozo para aislar dichas zonas del espacio anular entre
latuberíayrevestimiento deproducción, afindefacilitar:
✓ Pruebas de pozos
✓ Control de la producción
✓ Protección de los equipos
✓ Trabajos de reparación y estimulación
✓ Seguridad

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PruebasdePozos
Lam. 3
– Enpozosexploratorios
• Para aislar el intervalo objetivo
• Debido al desconocimiento delas propiedades defluidos y
gases delaformación
– Enpozosproductores
• Parafacilitar larestauraciónyabatimientodelapresiónenla
formaciónproductora
• Disminuir el efectodealmacenamiento (storage) enlos pozos

Lam. 4
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ControldeProducción
• PozosenFlujo Natural
• Facilita el control depresiones
• Permiteproducción selectiva
• PozosenGasLift
• Facilita el arranque(kick-off).
• Evita que el gas inyectado en el espacio anular
ejerza contrapresión ala formaciónproductora.
• Previene quefluidos abrasivos pasenatravés delas válvulas
4

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– Enpozosconmúltiplesformaciones abiertas
• incompatibilidad delas presionesdediferentes zonas
• Separaproduccióndezonasdiferentes
• Control individual decapasconaltasRGPoBS&W
– EninyeccióndeVapor
• Disminuyelaspérdidas decalor delatubería
de inyecciónhaciael espacioanular.
ControldeProducción
Lam. 5

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ProteccióndeEquipos
Lam. 6
– Paraprotegerel revestimiento contralíquidos ygases
corrosivos
– Evitarelcontactodelaspresionesaltasdelaformación
conlatubería derevestimientoyel cabezal del pozo

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ReparaciónyEstimulación
Lam. 7
– Pruebasdepresiónal revestimiento
– Detectar filtracionesenrevestimientoytubería deproduccion
– Evitarlaentradadeaguaogas
– Durantecementaciónforzada
– Durantefracturamiento,paraevitaraltaspresionesenel
revestimiento
– Durantelaacidificacióncomounaherramientadecolocarel
tratamiento

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SeguridadyAmbiente
Lam. 8
– En plataformas costa afuera, para proteger contra los
efectosderiesgos enlasuperficie(colisión)
– Para reducir efectodefiltraciones enel cabezal
– Para proporcionar protección al medio ambiente
contra potenciales fallas de pozos de alta presión
cercadezonaspobladas

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Revestimiento
Cuñas
Internas
Cuña
s
Cono
Elemento
Sellante
Obturador Típico
Lam. 9

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MecanismoGenérico
Lam. 10
– Debenocurrir dosacciones.
• Primero, un cono debe deslizarse para empujar las cuñas y
forzarlasparaquesefijenenlapareddel revestimiento.
• Segundo, un elemento sellante debe ser comprimido para que se
expanda lateralmente y cree un sello contra la pared del
revestimiento.
– Porlotanto,losdoscomponentesbásicos más importantes
sonlascuñasyelelementosellante.

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MecanísmoGenérico
Lam. 11
– Las cuñas pueden ser unidireccionales o pueden estar
diseñadaspararesistirfuerzasdesdecualquierdirección.
– Los elementos de sellado puede ser construidos de una sola
pieza o compuesto de varios elementos de diferentes grados
dedureza,separadosporanillosdemetalanti-extrusion.

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ClasificacióndelosObturadores
Clasificación de
LosObturadores
VidaÚtil Función Asentamiento
• Permanentes
• Recuperables
Lam. 12
• Aislamiento Interno
• Aislamiento Externo
• Colgadores
• Forzamientos
• Mecánico
- Tensión
- Compresión
• Hidráulico
• Eléctrico

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ObturadoresPermanentes
Lam. 13

Opciones:
La conexión de la tubería a la empacadura y de los sellos dentro dela empacadura se
logra usando cual de los siguientes ensamblajes de sello.
• Localizador Candado o estático (también conocido como
sellos de anclaje) La tubería se conecta a la empacadura
con un ancla y ensamble de sellos. La tubería no se puede
mover libremente dentro del empaque. Las fuerzas en la
tubería se transmiten directamente al empaque y estas
fuerzas pueden ser resultante de fallas en el tubo superior
(Fig 5-15).
• Movimiento Limitado - El ensamblaje se hace con sellos
dinámicos y se meten en la parte pulida de la empacadura.
este tipo de ensamble permite movimiento limitado hacia
abajo, y utilizan un localizador tipo No-Go para evitar que
los sellos se muevan completamente a través de la
empacadura. Esto es útil en situaciones donde se espera
enfriamiento de la tubería (inyección de fluidos fríos) y
permiten contracción de la tubería sin colocar tensión
excesiva en la junta superior (Fig 5-16).
• . Penetración Completa o movimiento libre - esto es útil para
prevenir dobles y/o rupturas de la tubería. La configuración
es similar a la de una junta de expansión y provee cierto
movimiento de la tubería (Fig 5-17).

Aplicaciones
Las empacaduras permanentes con área interna pulida se utilizan en
las siguientes situaciones:
• Aplicaciones en profundidades medianas y profundas
• Pozos desviados y/o con Dog-Legs
• Completaciones con Múltiple empacaduras
• completaciones de doble tubería con herramienta de flujo paralelo
• En operaciones de empaque de grava.
• . En presiones medianas y altas presiones.

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❑ Elobturador seconvierte enparteintegral del revestimiento
❑ Lasartadetuberíassebaja por separado
❑ Porlo general sedestruye si hayquesacarla delhoyo
❑ Ventajas
➢ Sepuedesacarla tuberíadejando el obturador enel pozo
➢ Sepuedebajar la tuberíayconectarlaalobturador
➢ Menor precioquelosobturadoresrecuperables
❑ Desventajas
➢ Remocióndestructiva(fresado)
➢ fresado=>dañosenel revestimiento
Lam. 16

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AplicacionesdeObturadores
Permanentes
Lam. 17
– HPHT
– LocalizaciónexactaoonguayaconregistroCCL
– Mayor profundidaddeasentamiento
– Tiempodeviajemásrápido,corriendolatuberíapor
separado
– Pozosdesviadosyextendedreachwells
– Máximaconfianza
– Empaquesdegrava– puedecolgargrancantidaddeliner.

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Asentamientoyremoción
de Obturadores
Permanentes
Lam. 18
– Asentamiento:
• Guayaeléctrica
• Presiónhidráulica
– Recuperación
• Fresado

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Cuerpointernoconmivimientohaciaarriba
Conexiónroscadaalatubería
Mangaexternaconmovimientohaciaabajo
Cuñas
Material sellante
Asentamiento yremociónde
Lam. 19

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Conector
Fuerza hacia abajo la
manga de enlace cruzado
Empuja hacia abajo la parte
superior del obturador
Empuja hacia arriba
HerramientadeAsentamiento
Eléctrico
Lam. 20
Cable eléctrico
Cámara con gas explosivo

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SettingT
ool
Obturador
Revestimiento
Eléctrico
Lam. 21
Herramienta de configuración

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C O N S U L T I N G
La herramienta de asentamiento
hidráulico (Setting Tool), convierte la
presión hidráulica aplicada a la tubería
en una fuerza transmitida, a través del
kit adaptador, al obturador accionando
las cuñas y haciendo que los
elementos sellantes se peguen contra
lapareddel revestimiento.
La herramienta funciona tanto en
pozos verticales como en desviados,
donde su transporte con guaya es
impráctico.
Hidráulico
https://www.youtube.com/watch?v=jAuFMw3NKAY
Lam. 22

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C O N S U L T I N G
Packer MillingAssembly
Millingassembly
Packer o empacadura
Spear(packerpicker)
engages forretrieval
Lam. 23
Lanza (selector empacador)
se involucra para la recuperación
Ensamblaje de fresado

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EnsamblajedeSellos
Lam. 24
– Localizador deSellos:
• Cuandoserequiereexpansióndela
tubería
– AncladeSellos:
• Paracolgar latuberíaentensión

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Obturador
Permanente
Ensamblaje Localizador
de Sellos
Receptáculo
Pulido
Cuñas
Seals
Elementos
sellantes
Zapata guía
ConexiónTubería- Obturador
Lam. 25
SELLOS

C O N S U L T I N G
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Obturador
Permanente
Ensamblaje Ancla de
Sellos
Lam. 26

C O N S U L T I N G
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Ancladetubería
➢ Permitelaconexión yremocióndela
tubería sobre obturador
➢ Lossellos nosepueden mover dentro
dereceptáculo pulido
➢ Elobturador puedeliberarse mediante
rotacióndelasartadetubería
Anchor Latch
(pestillo de
anclaje)
Seal stack
(Pila de
sellos)
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C O N S U L T I N G
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Tubing-packer connections
Lam. 28
• TubingSealAssemblies(Conjuntosdesellosde
tubería)
➢ Depending on well design, the tubing could be required to
move freely in vertical direction in relation to the packer.
(tubing expansion/contraction dueto temperature/pressure
changes)
➢ Seals must match operating extremes as well as general
conditions.
➢ Design of tubing seal assemblies could be one of the
following: (seenext slide)

Conexiones tubería-empacador
➢ Según el diseño del pozo, es posible que se requiera
que la tubería se mueva libremente en dirección
vertical en relación con el empacador.
(expansión/contracción de tubería debido a cambios
de temperatura/presión)
➢ Los sellos deben coincidir con los extremos de
funcionamiento, así como con las condiciones
generales.
➢ El diseño de los conjuntos de sellos de tubería podría
ser uno de los siguientes: (consulte la siguiente
diapositiva)

C O N S U L T I N G
C O N S U L T I N G
SealBorePackertoTubing
Connections
Polished
Bore
Receptacle
(PBR)
Tubing
Sealbore
Receptacle
(TSR)
Lam. 30
Seal Bore
Extensions
(SBE)
Extensiones de
orificio de sello
(SBE)
Receptáculo
de orificio
pulido (PBR)
Receptáculo
de orificio
de sellado
de tubería
(TSR)
Empaquetador de orificio de sellado a tubería
Conexiones

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On/Off Tool
➢ Permite removerla tubería dejandoel
obturador enel hoyo
➢ Tiene un mecanismo de ranura em
forma de J para conectar
o desconectar
➢ Niple inferior mecanizado con perfil
estándar para aceptar los tapones
comúnmente bajados conguaya
➢ Overshot paralavar residuos
➢ Centralizador
Sello
J-latch
Lam. 31
Herramienta de encendido/apagado

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UnidadesSellantes
para Obturadores
Permanentes
Lam. 32

C O N S U L T I N G
C O N S U L T I N G
ObturadoresRecuperables
– Bajados y asentados con
tubería (drill pipe en caso
deWO).
– Parte integral de la
tubería.
– Recuperado tensando o
la tubería
modelos por
relajando
(algunos
rotación).
MECANICO HIDRAULICO
Lam. 33
Asentado por
tensión o
compresión
Asentado por
presión interna

C O N S U L T I N G
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ObturadoresRecuperables
Lam. 34
– Ventajas
• Ahorrosentiempodetaladro(fácil desacar del hoyo)
• Noesnecesario fresar
– Desventajas
• Puede“suabear” el pozo
• Arena, parafina oescamaspueden hacer queel obturador sea
irrecuperable
• Sacar latuberíasinel obturador solopuede hacerse:
– Cortando
– Afectaseguridadoperacional

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AplicacionesdelosObturadores
Recuperables
Lam. 35
Obturadoresrecuperables sonpreferibles cuando:
• Lavidaútil delacompletaciónescorta
• Condicionesdel hoyonosonhostiles
- e.j.: temperatura, presión, H2S
• Profundidaddeasentamientopocoprofunda
• Presióndiferencialbajaamoderada
• Pozovertical ocondesviaciónmoderada
• Múltipleszonasdeproducción

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MétodosdeAsentamiento
Lam. 36
– Hidráulico
• Aplicación típica enpozos productores
– Mecánico
• Típicamente seutiliza durante la reparación depozos
• Para pruebas depresiónyproducción
– Asentamientopor tensión
– Asentamientopor compresión

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Obturador Hidráulico
Lam. 37
– Asentamiento
• Presurizandolatubería
– Requierede unmedio para taponar la parte inferior del
obturador ounarestricciónenlatuberíapor debajodel
obturador
– Unavez asentado, el obturador semantiene así por cierre
mecánico opor presiónentrampada.
– Des-asentamiento
• Tensionando latubería
Video

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Hold-
down
buttons
Inner cylinder
InternalSlips
Seal element
Cone
Slips
Shear Pinsfor
release
Shear pins
todropBall
Mientras la presión de la tubería sea mayor que la presión del espacio anular, los “hold down
buttons” se mantendrán hacia afuera. En esa posición los dientes de tungsteno de los
botones semantendrán pegados al revestimiento yel obturador semantendrá asentado.
Para desasentar el obturador, se
tensionalatubería y los “shear pins” en
la base del obturador se parten,
haciendoquelapresióndelatubería
disminuya y la del espacio anular se
aumente. Entonces, automáticamente,
los “hold down buttons” se retractan y
el obturador serelaja.
Obturador Hidráulico
Lam. 38

C O N S U L T I N G
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ObturadoresDobles
• Generalmente requieren de un
obturador doble y uno sencillo
(convencional)
- Permite la producción a
través de dos sartas de
tubería enel pozomismo
- Permitenlaproducciónde
las zonas adyacentes de
altaybajapresión
Lam. 40

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LongString
Stab-inbowl
Sleeve
BottomConnector
Snaplatch
Receptacle for
Short String
Short String
Obturador DobleRecuperable
Lam. 41

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La mayoría de los obturadores recuperables dobles se asientan
hidráulicamente porque la manipulación de la tubería necesaria para fijar un
obturador mecánicoamenudonoesfactible conunadoble sarta.
Para asentar obturadores hidráulicos dobles la presión se aplica por lo
general a la sarta corta, pero algunos modelos están diseñados para asentar
con presión sobre la sarta larga. Un dispositivo de taponamiento temporal,
debajo el obturador doble, es necesario para ejecutar la secuencia
apropiada yaplicar lapresión deasentamiento.
Los obturadores dobles hidráulicos son liberados mediante la aplicación de
tensión de la tubería para partir los pines de corte ó distorsionar un anillo
interno de corte, lo cual disminuye la presión interna y hace que los “hold-
downbuttons” seretraigan yel obturador serelaje.
Obturador DobleRecuperable
Lam. 43

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Obturador esMecánicos
Losobturadoresmecánicossebajanconla
tuberíadeproducción(otuberiadeperforación
encasodeWOoservicioal pozo) ysepueden
asentarydesansentarmecánicamente,
mediantevueltasalaizquierdaoaladerecha,
segúnsufabricante.Ypuedenser recuperadas
conlamismatubería.
Estostiposdeobturadoressonusados
preferiblementeencondicionesdepresiónde
5000a15000lppcytemperaturasde325a
450°F.
Lam. 44

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Obturador Mecánicocon
asentamientopor
Peso
Lam. 45
Estetipodeobturador es
recomendadoparaambientes con
valores depresiónytemperatura
bajos amedios yparaservicio en
pozostantodepetróleo comode
gas.
Tiene unsistemaparaprevenir que
el obturador seasiente demanera
accidental mientras esbajado enel
hoyo

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– Asentamiento
• Una vez que el obturador ha sido bajado a la profundidad
deseada, la sartadetubería serotaparaquesalgan las cuñas
• Cuando las cuñas se fijan a la pared del revestimiento, se
relaja parcialmente la tubería y el peso liberado comprime y
energiza el elementodesellado
– Mantienediferenciales depresión desdearriba
– Desasentamiento
• Por simple tensión alatubería
– Nopuedenserdesasentados aplicandofuerzahaciaabajo(presión
hidrostática desdearriba,compresiónomayorpeso)
Obturador Mecánicocon
asentamientopor
Peso
Lam. 46

C O N S U L T I N G
C O N S U L T I N G
•
•
•
RETRIEVABLE PACKER SIMPLIFIED CROSS SECTION
Obturador Mecánico
con asentamientopor Pesoy
HDB
laadiciónde“hydraulicholddownbuttons”(cuñasdesujeción),ayudaamantenerlafuerzadeadhesióndelmaterial
sellanteensulugarcuandolapresiónpordebajodelaherramientaesmayorquelapresiónenelespacioanular..Esta
variantepuedeserutilizadaenpozosconpresióndeyacimientounpocomayoresoencuandolas presióninterna dela
tubería esmayorquelas presionesanulares.
BAKER MODEL‘R’
Lam. 47

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– Asentamiento
• Tensionando latubería
– Debemantenerselatubería entensiónconstanteparaque
el elementoestésellanteenergizado.
– Desasentamiento
• Relajando pesodetubería
– No pueden ser desasentados aplicando fuerza
haciaarriba
Obturador Mecánico
con asentamientopor
Tensión
Lam. 48

C O N S U L T I N G
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SelectionConsiderations
Tension-set Packers
Pozos verticales poco profundos
seleccionados para diferenciales de
presión desde abajo (inyección de agua,
trabajos eestimulación yforzamiento)
▪ Presión desde abajo incrementa la
fuerza de adhesión del elemento
sellante
▪ Exceso de tensión puede partir los
pines yrelajar el obturador
Cone
Shear Pin
Lam. 49

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ObturadoresInflables
Lam. 51
Reduce tiempo de taladro y costos del pozo a la vez que mitiga riesgos. La última tecnología
de obturador inflable es de diseño personalizado con aplicaciones para aislamiento de zonas,
tanto dentrodel revestimiento comoenla formación.

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Expandable
seal element
Pump-out
ball
PROCEDIMIENTOOPERACIONAL
Un ensamblaje para retener una bola permite llenar el
tubo mientras la herramienta es bajada en el pozo.
Usualmente, el fluido se circula hacia abajo de la tubería
antes dedejar caer la boladesdela superficie.
P
ARAASENT
AR
Aplicar presión en la tubería y mantener la presión
durante un período de tiempo para permitir que el
elemento empacador inflable se hinche completamente.
Se recomienda que la presión se celebrará durante un
tiempo mínimo de 10 minutos. Suelte la presión de
tubería y establecerse un mínimo de 5.000 libras en el
obturador, para asegurar el éste está pegado a la pared
del revestimiento. Mantener este peso durante un período
mínimo de cinco minutos y luego proceder con las
operaciones subsiguientes.
P
ARADESASENT
AR
Aplicar un leve tirón hacia arriba a la herramienta y luego
hacer seis rotaciones hacia la derecha para liberar el
acoplamiento fuera del adaptador. Aplicar un nuevo tirón
ascendente adicional de 2.000 a 5.000 libras se aplica a
la herramienta y espere cinco minutos para permitir que
el elemento obturador sedesinfle totalmente.
ObturadoresInflables
Lam. 52
Elemento
de sellado
expandible
bola de
bombeo

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Obturadores Expandibles
Los obturadores expandibles tienen la capacidad de hincharse a un diámetro mayor que el tamaño del
agujero deseado. El contacto del material con el que se fabrica el elemento sellante con los fluidos del
yacimiento, genera un crecimiento inusual que crea un sello excelente contra la pared del revestimiento o
delaformaciónynorequiere deningunaherramientadeasentamiento.
Lam. 53

C O N S U L T I N G
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48
Copyright OPICA Consulting LLC Diciembre 2016 Lam. 48
PERMANENT PACKER
SYSTEM
Review:
•Setting method
•Packer-tubing interface
•Elastomer
specifications
•Landing conditions
•Talipipe requirements
Are severe or hostile
conditions expected?
(p>5000 psi and T > 300ºF)
(Axial Load > 50,000 lbs)
(H2S > 10%)
Will workovers likely
involve packer removal
within 10 years or
fullbore access to
pay zone?
Do throughbore
requirements preclude
use of standard
retrievable packers?
CONSIDER OPTIONS
•Roll or swage casing
•Sidetrack well
•Use short permanent packers
•Consider inflatable packers for
limited differentials
fullbore access to pay zone?
PBR COMPLETION SYSTEM
Review
•Casing or liner
•Elastomer specs
•Nipple arrangements
RETRIEVABLE
PACKER SYSTEM
Review:
•Hold-down method
•Equalization
•Setting method
•Positioning
•Internal seals
Yes
Do unique conditions merit
use of a special retrievable
packer or PBR?
(Gravel packs)
(Multiple zones)
(Steam wells)
(Liner completions)
(Temporary completions)
(High deviations)
(Fullbore access)
Yes
Review options and QA/QC
programme to make
sure that equipment
is suitable
Yes
Yes Could a PBR be used to provide
Yes
No
No
No
No
No
Is access to zone of Yes
interest limited
by buckled or
collapsed casing?
Guíaparala selection deObturadores

Lam. 49
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EnvolventedeRating
En el eje "X", los valores negativos representan tensión, y los valores positivos compresión. Los valores
del eje "Y" representan presión diferencial desde arriba del packer como negativo y por debajo el packer
comopositivo.
Se requiere hacer cálculos de movimiento de la tubería para determinar las cargas y presiones
diferenciales a que las el obturador se encontrará en cualquiera sea el caso: producción, cierre,
inyecciónatravésdelatubería alosquela sartadeterminación serásometida.

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