Unidad 2.pdf

Universidad Politécnica del Golfo
de México
Carrera: Ingeniería Petrolera
Asignatura: Terminación & mantenimiento de pozos.
Catedrático: Ing. Luis Alberto García Córdova.
Paraíso, Tabasco, Mayo de 2023.
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Reglamento del salón de clases.
• Nombrar a un representante de grupo para enviar tareas, presentaciones, apuntes, avisos, entre
otras.
• No utilizar teléfono durante las horas de clase (utilizarlo en caso de una emergencia particular).
• Los alumnos que cumplan correctamente con todas las tareas, actividades y participaciones en
clases serán exentos de la evidencia a evaluar.
• Se darán solo 15 min. de tolerancia para entrar a las clases.
• No se reciben tareas en computadora, todas las tareas son a mano con sus respectivos cálculos en
la que se califica.
• No se permiten las burlas ni las ofensas en la clase.
• Para los exámenes no se permiten los celulares ni libretas de ningún tipo y todos deben traer su
material (Lápiz, lapicero, borrador, sacapuntas y calculadora).
• No siempre el ingeniero tiene la razón.
• No importa si es tu ultima materia, tu ultimo semestre o si eres hijo de algún jefe.
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Evaluación del curso.
• Evidencia de desempeño.
• Evidencia de producto.
• Evidencia de conocimiento.
• Evidencia de actitud.
- Tareas.
- Actividades en clase.
- Participaciones.
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Objetivo de la materia.
• El alumno será capaz de participar en el programa de terminación y/o
reparación de un pozo petrolero tanto terrestre como marino aplicando
los conocimientos adquiridos durante el curso.
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Temario.
• Principios de terminación de pozos.
• Determinación de las fuerzas aplicadas y sus efectos a la tubería
de explotación y producción.
• Diseño de aparejos de producción.
• Diseño de reparaciones mayores y menores.
• Estimulación de pozos.
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Tipos y criterios de diseño de aparejos de
producción. Selección del diámetro del aparejo de
producción.
El diámetro del aparejo de producción es determinado mediante
un análisis nodal, el cual estudia simultáneamente el
comportamiento de flujo en el pozo y el IPR. El análisis NODAL
relaciona las diferentes pérdidas de presión en el pozo para
optimizar la producción.
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producción.
Pws
Pwf
P
P
A
Ps
Pwh
P P
P
B
C
P
D
E
F
A Caida de presión en el yacimiento
Caida de presión disparos
Caida de presión en las tuberías
Caida de presión en restricción
Caida de presión en el estrangulador
Caida de presión en linea de escurrimiento
C
B
D
E
F
Pws
Pwf
P
P
A
Ps
Pwh
P P
P
B
C
P
D
D
E
E
F
F
C
B
D
E
F
C
B
D
E
F
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producción.
El diámetro del aparejo de producción debe ser tal que permita
transportar los fluidos producidos con los gastos esperados, ya que si
es muy pequeño restringirá la producción y si es muy grande caeríamos
en flujos inestables o intermitentes.
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Accesorios del aparejo de producción.
Accesorios
del
Aparejo
Superficiales
Subsuperficiales
Árbol de válvulas
Ärbol de estrangulación
Empacadores
Niples
Camisas de circulación
Valvulas de seguridad
Cedazos (control de arena)
Accesorios
del
Aparejo
Superficiales
Subsuperficiales
Árbol de válvulas
Ärbol de estrangulación
Empacadores
Niples
Camisas de circulación
Valvulas de seguridad
Cedazos (control de arena)
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Accesorios del aparejo de producción. Árbol
de válvulas y de estrangulación.
Es el equipo que nos permite manejar en forma controlada en
superficie los fluidos producidos e inyectados.
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de válvulas y de estrangulación.
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de válvulas.
Arbol de válvulas semicompacto
20 x 13 3/8” x 9 5/8” x 3 ½”
Arbol de válvulas semicompacto
20 x 13 3/8” x 9 5/8” x 3 ½”
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Colgador para tubería de producción.
Es el accesorio que se utiliza para colgar el aparejo de producción en el
cabezal de producción y formar un sello hidráulico entre el aparejo y el
espacio anular.
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Empacadores.
Es el accesorio que proporciona el
aislamiento de la TP al espacio
anular y permite la producción de
uno o varios intervalos, se
clasifican en:
• Empacadores permanentes.
• Empacadores recuperables.
Válvula de
seguridad
Válvula de
camisa
deslizable
Empacador
permanente
Niple de asiento
Receptáculo con
empaque interior
recuperable
Ensamble de
sellos tipo ancla
Empacador
permanente
Niple de asiento
Empacador
recuperable
Válvula de
camisa
deslizable
Tubo de flujo
Niple de asiento
Guía
Válvula de
camisa
deslizable
Válvula de
camisa
deslizable
Tubo de flujo
Empacador
recuperable
Empacador
recuperable
Válvula de
seguridad
Válvula de
camisa
deslizable
Empacador
permanente
Niple de asiento
Receptáculo con
empaque interior
recuperable
Ensamble de
sellos tipo ancla
Empacador
permanente
Niple de asiento
Empacador
recuperable
Válvula de
camisa
deslizable
Tubo de flujo
Niple de asiento
Guía
Válvula de
camisa
deslizable
Válvula de
camisa
deslizable
Tubo de flujo
Empacador
recuperable
Empacador
recuperable
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Accesorios del aparejo de producción. Niples
de asiento.
Son accesorios que se integran al aparejo de producción y varían
ampliamente en diseño y construcción, su función es la de alojar,
asegurar y sellar dispositivos de control de flujo, tales como: tapones y
estranguladores de fondo, o válvulas de contrapresión, sondas para
toma de registros, etc. Entre los niples de asiento más usados se tiene:
• Los niples selectivos: Forman parte del aparejo de producción y se
puede instalar uno o varios para separar intervalos.
• Los niples retenedores: Se localizan en la parte inferior (al final) del
aparejo, ya que tienen una restricción o un diámetro más pequeño.
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Accesorios del aparejo de producción. Niples
de asiento.
Niple de
asiento
Empacador
Camisa
deslizable
Niple de
asiento
Camisa deslizable
Empacador
Empacador
Mandril de
igualación
Mandril
candado
Sustituto de
empaques
Sustituto de
igualación
Receso del
candado
Hombro del
“No-Go”
Niple de
asiento
Empacador
Camisa
deslizable
Niple de
asiento
Camisa deslizable
Empacador
Empacador
Mandril de
igualación
Mandril
candado
Sustituto de
empaques
Sustituto de
igualación
Receso del
candado
Hombro del
“No-Go”
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Accesorios del aparejo de producción. Válvula
de seguridad y circulación.
Las válvulas de seguridad (también llamadas válvulas de tormenta) son
utilizadas mayormente en pozos costa afuera, se instalan de 100 a 150
metros de la superficie y se clasifican de acuerdo a su operatividad en:
• Auto controladas.- Son aquellas que operan por cambios de presión.
• A control remoto.- Son operadas desde la superficie (válvulas de
tormenta).
Las válvulas de circulación (camisa de circulación) son utilizadas para
controlar el pozo y recuperar el aparejo de producción, lavado del pozo y se
instalan a escasos metros por encima del empacador.
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Accesorios del aparejo de producción. Válvula
de seguridad y circulación.
Orificio de
control
Pistón anular
Tubo de flujo
Charnela
Válvula de circulación Válvula de seguridad
Orificio de
control
Pistón anular
Tubo de flujo
Charnela
Válvula de circulación Válvula de seguridad
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Diseño de aparejo de producción.
Los aparejos de producción se deben diseñar para :
A. Ambientes corrosivos.
B. Condiciones de carga.
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Diseño de aparejo de producción. Diseño en
ambientes corrosivos.
Existen dos tipos de corrosión y son :
1.) Corrosión por ácido sulfídico (Amarga)
Sucede cuando el ácido sulfídico, reacciona con el agua bajo
condiciones de presión y temperatura generando disolución de átomos
de hidrógeno.
Fe + H2S FeS + 2H+
H2O
Fe + H2S FeS + 2H+
H2O
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Una vez separado el hidrógeno este se introduce en el acero y empieza
a acumularse aumentando la presión en los espacios intergranulares
del acero, originando pequeñas fisuras que al unirse originan
finalmente la falla del tubo.
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2.) Corrosión por bióxido de carbono (Dulce).
Está presente en:
Los factores que influyen para que se presente la corrosión
(Dulce o amarga) son:
➢Presiones parciales del H2S y CO2.
➢Temperatura.
➢El pH de los fluidos de la formación.
➢Concentraciones de H2S y CO2.
➢Dureza del acero.
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La presión parcial del H2S y CO2 se obtienen con las
siguientes ecuaciones:
• Pparcial H2S = p x %mol H2S
• Pparcial CO2 = p x %mol de CO2
donde p es la presión en el punto de interés.
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Gráfica para determinar si el ambiente es o no agresivo para la tubería.
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La siguiente tabla presenta una recomendación para el uso de los
grados del acero en los diseños:
Presiones Parciales
Mayores a 65 psi
Menores a 65 psi
Corrosión esperada
Alta
Baja
Mayores a 65 psi
Menores a 65 psi
Alta
CO2
Acero recomendado
TRC -95
Cualquier grado
TRC -95
Cualquier grado
Alta
Baja
CO2
TRC -95
-
H2S
Presiones Parciales
Mayores a 65 psi
Menores a 65 psi
Corrosión esperada
Alta
Baja
Mayores a 65 psi
Menores a 65 psi
Alta
CO2
Acero recomendado
TRC -95
Cualquier grado
TRC -95
Cualquier grado
Alta
Baja
CO2
TRC -95
-
H2S
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México se utiliza una temperatura de 85°C como temperatura crítica
como se muestra a continuación:
32
155
85
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura ( ºC)
Profundidad
(
m)
Aceros
TRC-85, 90, 95
L-80
N-80
C-75
Aceros
P-105, 110
TAC- 110, 140
32
155
85
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura ( ºC)
Profundidad
(
m)
Aceros
TRC-85, 90, 95
L-80
N-80
C-75
Aceros
P-105, 110
TAC- 110, 140
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Diseño de aparejo de producción. Diseño por
condiciones de carga.
Los aparejos de producción están sujetos a esfuerzos durante su vida
productiva como son: la tensión, el colapso y la presión interna, por lo
que serán analizados bajo estas condiciones de carga.
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Presión Interna (presión de ruptura). Las ecuaciones para calcular la
resistencia a la presión Interna (API, Ecuación de Barlow) es la
siguiente:
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Tensión. La ecuación para calcular la resistencia a la Tensión es:
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Colapso. La ecuación para calcular la resistencia al colapso es:
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Diseño Biaxial. Al estar sometido un tubo a tensión o a compresión ,
los valores de resistencia al colapso y presión interna. Se modifican,
estas modificaciones se resume en la siguiente tabla:
Reduce
Aumenta
Compresión
Aumenta
Reduce
Tensión
P. Interna
Colapso
Reduce
Aumenta
Compresión
Aumenta
Reduce
Tensión
P. Interna
Colapso
*
5
.
0
*
75
.
0
1
2
X
X
Y −
−
=
)
(
*
)
(
2
2
sec
pg
A
pg
lb
Y
ft
lb
W
ft
L
X
s
p
cion
















=
tablas
c
cc
Y
P
P *
)
(
=
Presión Colapso:
corregida
Presión Interna:
corregida
*
)
( Y
P
P tablas
i
ic
=
X1 ; Y1
X2 ; Y2
X3 ; Y3
X4 ; Y4
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Diseño de aparejo de producción. Movimiento
del Aparejo de Producción:
El cambio de longitud del aparejo de producción, originado por
cambios de presión y temperatura, puede ser positivo o negativo y
generar grandes esfuerzos en la tubería y/o el empacador cuando no se
permite el libre movimiento de la tubería. Estos cambio ocurren al
realizar; inducciones, estimulaciones, fracturamiento o durante la vida
productiva del pozo.
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Los efectos que producen estos cambios en la longitud del aparejo de
producción son:
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Las ecuaciones utilizadas para el cálculo de los cambios de longitud en el aparejo
de producción consideran las siguientes premisas:
• Se considera un aparejo sencillo o sea tubería de un solo diámetro y un
empacador.
• Se debe tener en mente que los cambios de temperatura y presión son cambios
con respecto a las condiciones originales (cuando se ancló el empacador).
• Se consideran las condiciones más criticas (al no considerar las perdidas por
fricción durante una estimulación) lo cual nos representa un factor de seguridad
mayor.
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Los cambios de longitud para el efecto pistón se calculan como se
indican a continuación:
Po
Pi
Ao
Ái
Ai
Ap
(+) F = Pi (Ap – Ai)
(-) F = Po (Ap – Ao)
(+) F = Pi (Ap – Ái)
+ Po (Ao – Ap)
(-) F = Pi (Ai – Ái)
Caso 2
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Caso 1
Caso 1
Caso 2
L1 = - L/EAs [Pi(Ap – Ai) – po(Ap – Ao)] , donde:
L1 = Acortamiento de la tubería (pg)
L = Longitud de la tubería de producción (pg)
E = Módulo de Young (30x106 lb/pg2)
As = Área de la sección transversal de la TP (pg2)
Ap = Área interio del empacador (pg2)
Ai = Área interior de la TP (pg2)
Ao = Área exterior de la TP (pg2)
pi = Cambio respecto a las condiciones de anclaje de la TP(psi)
po = Cambio respecto a las condiciones de anclaje de la TP (psi)
Po
Pi
Ao
Ái
Ai
Ap
Po
Pi
Ao
Ái
Ai
Ap
(+) F = Pi (Ap – Ai)
(-) F = Po (Ap – Ao)
(+) F = Pi (Ap – Ai)
(-) F = Po (Ap – Ao)
(+) F = Pi (Ap – Ái)
+ Po (Ao – Ap)
(-) F = Pi (Ai – Ái)
Caso 2
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Caso 1
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Caso 1
Caso 1
Caso 2
Po
Pi
Ao
Ái
Ai
Ap
(+) F = Pi (Ap – Ai)
(-) F = Po (Ap – Ao)
(+) F = Pi (Ap – Ái)
+ Po (Ao – Ap)
(-) F = Pi (Ai – Ái)
Caso 2
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Caso 1
Caso 1
Caso 2
Po
Pi
Ao
Ái
Ai
Ap
Po
Pi
Ao
Ái
Ai
Ap
(+) F = Pi (Ap – Ai)
(-) F = Po (Ap – Ao)
(+) F = Pi (Ap – Ai)
(-) F = Po (Ap – Ao)
(+) F = Pi (Ap – Ái)
+ Po (Ao – Ap)
(-) F = Pi (Ai – Ái)
Caso 2
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Caso 1
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Ái
Ao
Ai
Ap
Áo
Po
Pi
Caso 1
Caso 1
Caso 2
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r

Efecto alabeo (buckling). La ecuación que nos permite obtener el
cambio de longitud para el efecto alabeo es la siguiente:
Po
Pi
de
Ái
Ai
Ap
L2 = Acortamiento de la tubería por efecto alabeo (pg)
r = Diferencia radial (radio interno TR – radio externo TP) (pg)
I = Momento de inercia de la sección transversal de la Tp (pg4)
Wf = peso unitario de la tubería en presencia de líquidos (lb/pg)
n = es la distancia del fondo al punto neutro (pie)
Ff = fuerza ficticia (lb)
i = densidad del líquido en TP condición final en (psi/pg)
o = densidad del líquido fuera de la TP condición final en psi/pg
Di
L2 = -
r2 Ap2 (pi – po)2
8 E I Wf
n = ;
Ff
w
donde; Ff = Ap(pi – po)
Donde; I = (/64) (D4
– d4
)
Wf = ws + wi - wo
wi = i*Ai
wo = o*Ao
ws = peso unitario de la TP en el aire (lb/pg)
r =
Di - de
2
Po
Pi
de
Ái
Ai
Ap
Di
L2 = -
r2 Ap2 (pi – po)2
8 E I Wf
L2 = -
r2 Ap2 (pi – po)2
8 E I Wf
n = ;
Ff
w
Donde; I = (/64) (D4
– d4
)
Wf = ws + wi - wo
wi = i*Ai
wo = o*Ao
r =
Di - de
2
r =
Di - de
2
Po
Pi
de
Ái
Ai
Ap
Di
L2 = -
r2 Ap2 (pi – po)2
8 E I Wf
n = ;
Ff
w
Donde; I = (/64) (D4
– d4
)
Wf = ws + wi - wo
wi = i*Ai
wo = o*Ao
r =
Di - de
2
Po
Pi
de
Ái
Ai
Ap
Di
L2 = -
r2 Ap2 (pi – po)2
8 E I Wf
L2 = -
r2 Ap2 (pi – po)2
8 E I Wf
n = ;
Ff
w
Donde; I = (/64) (D4
– d4
)
Wf = ws + wi - wo
wi = i*Ai
wo = o*Ao
r =
Di - de
2
r =
Di - de
2
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Este efecto del efecto aglobamiento (Ballooning) puede ser estimado
mediante la siguiente ecuación:
L3 = - -
 L2 i
E (R2-1)
 L(pis-R2pos)
E (R2-1)
L3 = Cambio de longitud de la tubería por efecto aglobamiento (pg)
 = Modulo de Poisson (para el acero usar 0.3 adimencional)
i = Diferencia de densidades en Tp (ácido - agua (psi/pg)
R = Relación de diámetros de la Tp (OD/ID)
pis = Diferencia de presiones superfificales en Tp
pos = Diferencia de presiones superfificales en TR
L3 = - -
 L2 i
E (R2-1)
 L(pis-R2pos)
E (R2-1)
L3 = Cambio de longitud de la tubería por efecto aglobamiento (pg)
 = Modulo de Poisson (para el acero usar 0.3 adimencional)
i = Diferencia de densidades en Tp (ácido - agua (psi/pg)
R = Relación de diámetros de la Tp (OD/ID)
pis = Diferencia de presiones superfificales en Tp
pos = Diferencia de presiones superfificales en TR
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Efecto Temperatura. Se calcula con la siguiente ecuación:
L4 = L  T
L4 = Cambio de longitud de la tubería por efecto de temperatura (pg)
 = Coeficiente de expancióntérmica (para el acero 6.9x10-6°F)
T = Cambio promedio de temperatura (°F)
L4 = L  T
L4 = Cambio de longitud de la tubería por efecto de temperatura (pg)
 = Coeficiente de expancióntérmica (para el acero 6.9x10-6°F)
T = Cambio promedio de temperatura (°F)
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r

Efectos combinados. Se obtiene sumando algebráicamente los cuatro
efectos analizados.
ΔL TOT=ΔL1+ΔL2+ΔL3+ΔL4
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Carga sobre el empacador. Una práctica común para compensar el
acortamiento del aparejo de producción por los efectos de temperatura
y presión es, dejar una carga sobre el empacador. El cambio de longitud
cuando se deja carga sobre el empacador se calcula con la siguiente
ecuación:
L1 = +
LF
E As
r2 F2
8E I Winic
L1 = Cambio de longitud de la tubería por efecto de carga (pg)
F = Carga dejada sobre el empacador (lb)
Winic = Peso unitario de la tubería en presencia de líquidos(lb/pg)
r = Diferencia radial (DiTR – DeTp)/2 (pg)
L1 = +
LF
E As
r2 F2
8E I Winic
L1 = Cambio de longitud de la tubería por efecto de carga (pg)
F = Carga dejada sobre el empacador (lb)
Winic = Peso unitario de la tubería en presencia de líquidos(lb/pg)
r = Diferencia radial (DiTR – DeTp)/2 (pg)
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r

Fuerzas aplicadas a las Tr´s y Tp´s (Ejemplo).
L = 10,000 ft, TP @ 2
3
8
", 4.6# con 6 ft de unidad de sello, empacador permanente
@ 2.75” (d), fluido de terminación: 10
𝑙𝑏
𝑔𝑎𝑙
, 𝐹𝑝𝑘𝑟 = 5,000 lbsf de peso sobre el
empacador (PKR).
Operación: Producción de aceite API = 70º
𝑃𝑡ℎ = 100 psi (Presión en la cabeza del pozo)
𝑃𝑐𝑠𝑔 = 1000 psi
𝜌𝑓𝑒𝑚𝑝 = 10 lb/gal (fluido empacante)
a) Determinar el Efecto Pistón
b) Obtener el diagrama de (T -C)
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• Se determina la densidad del aceite:
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r

Se obtienen las áreas de la tp y empacador:
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r

Se calculan las condiciones iniciales de presión:
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a
r

Se calculan las condiciones finales de presión:
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r

Se grafican las condiciones iniciales y finales:
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r

Se calculan las presiones interiores y exterior en interior de la sarta y
anular:
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r

• Se determina la fuerza por efecto de Pistón.
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r

Tomando en cuenta la Ley de Hooke, tenemos:
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r

Se calcula el peso exterior sobre el empacador:
Se concluye:
• Fuerza existente en el empacador.
• Movimiento del aparejo de producción es nula.
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p
i
a
r

Diseño del aparejo de producción para
ambientes corrosivos y por efectos de cargas.
La norma NACE TM0177 indica que la corrosión por H2S inicia a
temperaturas cercanas a los 65°C. Por experiencia de campo, en
México se utiliza una temperatura de 85°C como se muestra a
continuación:
32
155
85
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura ( ºC)
Profundidad
(
m)
Aceros
TRC-85, 90, 95
L-80
N-80
C-75
Aceros
P-105, 110
TAC- 110, 140
32
155
85
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura ( ºC)
Profundidad
(
m)
Aceros
TRC-85, 90, 95
L-80
N-80
C-75
Aceros
P-105, 110
TAC- 110, 140
N
o
c
o
p
i
a
r

Diseño del aparejo de producción para
ambientes corrosivos y por efectos de cargas.
El concepto fundamental para el diseño de tuberías establece “Si
cualquier esfuerzo aplicado a la pared de la tubería excede el esfuerzo
de cedencia del material, se presentará una condición de falla”.
N
o
c
o
p
i
a
r

Diseño del aparejo de producción para ambientes
corrosivos y por efectos de cargas. Ejemplo.
Con los siguientes datos realice el
diseño del aparejo de producción
para ambientes corrosivos y por
efectos de cargas:
Datos:
Tsup(estatica) = 32 ºC
Tfondo(estatica)= 170 ºC @ 4500 mv
Tsup(fluyendo) = 65º C
Pws = 6800 psi ( cerrado)
Pcabeza =2560 psi (cerrado)
Dens. Aceite =0.67 gr/cc
H2S = 1 % mol
Del análisis nodal se determinan
los diámetros del aparejo:
4 ½” a 1000 m.d
3 ½” a 4150 m.d(4000 m.v)
Empacador a 4150 m.d(4000 m.v)
Fluido en el espacio anular:
Salmuera de 1.10 grcc
Presión en E.A. 1200 psi
(por calentamiento)
1.- Realice el diseño del aparejo de
producción por cargas máximas y
para ambiente corrosivo.
TR 7”
(29 lb/p)
5200 m.d
(4900 m.v)
TR 9 5/8”
(53.5 lb/p)
4350 m.d
(4150 m.v)
4150 m.d
(4000 m.v)
EMP. 9 5/8”
(10000 psi)
1000 mts
TP 4 ½”
TP 3 ½”
4700 – 4730 m.d
4450 – 4475 m.v
Salmuera
10 M
Datos:
Tsup(estatica) = 32 ºC
Tfondo(estatica)= 170 ºC @ 4500 mv
Tsup(fluyendo) = 65º C
Pws = 6800 psi ( cerrado)
Pcabeza =2560 psi (cerrado)
Dens. Aceite =0.67 gr/cc
H2S = 1 % mol
Del análisis nodal se determinan
los diámetros del aparejo:
4 ½” a 1000 m.d
3 ½” a 4150 m.d(4000 m.v)
Empacador a 4150 m.d(4000 m.v)
Fluido en el espacio anular:
Salmuera de 1.10 grcc
Presión en E.A. 1200 psi
(por calentamiento)
1.- Realice el diseño del aparejo de
producción por cargas máximas y
para ambiente corrosivo.
TR 7”
(29 lb/p)
5200 m.d
(4900 m.v)
TR 9 5/8”
(53.5 lb/p)
4350 m.d
(4150 m.v)
4150 m.d
(4000 m.v)
EMP. 9 5/8”
(10000 psi)
1000 mts
TP 4 ½”
TP 3 ½”
4700 – 4730 m.d
4450 – 4475 m.v
Salmuera
10 M
N
o
c
o
p
i
a
r

Diseño para ambientes corrosivos:
Paso 1.- Determinar el intervalo de influencia del ácido sulfhídrico.
Paso 2.- Calcule la presión parcial del ácido sulfhídrico.
Pparcial H2S = p x % mol H2S donde; p = Ph@1750 + P cabeza
Pparcial H2S = 4127 x .01 = 41 psi
N
o
c
o
p
i
a
r

32 65
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura ( ºC)
Profundidad
(
m)
180
El intervalo de
influencia del
ácido sulfhidrico
es de 1750 a 0.0 m
32 65
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura ( ºC)
Profundidad
(
m)
180
El intervalo de
influencia del
ácido sulfhidrico
es de 1750 a 0.0 m
N
o
c
o
p
i
a
r

N
o
c
o
p
i
a
r

El valor de 41 psi cae en la zona de riesgo medio, por lo tanto podremos usar tuberías de grado C-
75, L-80 y de la clase TRC de 1750 hacia arriba.
Paso 3.- Diseñar al colapso (método uniaxial). El caso más critico es cuando se realiza una inducción
y el aparejo queda completamente vació.
a) Obtenga la línea de colapso.
Pcolapso superficie = 1200 psi (represion de la salmuera por calentamiento).
Pcolapso fondo = Phs + Pcs = 4000 x 1.1 x 1.422 + 1200 = 7457 psi
a) Obtenga la línea de diseño multiplicando por el factor de seguridad.
Pcs = 1200 x 1.125 = 1350 psi
Pcf = 7457 x 1.125 = 8389 psi
a) Grafique las líneas obtenidas y seleccione las tuberías que resistan las presiones y el ambiente corrosivo.
N
o
c
o
p
i
a
r

7457 psi
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000
presión (psi)
Profundidad
(
m)
Línea de carga
Al colapso
Línea de diseño
Al colapso
N –80, 9.2 lb/pie, Nw
N –80, 12.6 lb/pie, Nw
8389 psi
7457 psi
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000
presión (psi)
Profundidad
(
m)
Línea de carga
Al colapso
Línea de diseño
Al colapso
N –80, 9.2 lb/pie, Nw
N –80, 12.6 lb/pie, Nw
8389 psi
N
o
c
o
p
i
a
r

d) Utilizando la elipse de Holmquist y Nadai ajuste la resistencia al
colapso por carga biaxial.
68634
2.59
13530
2.992
9.3
110
N
3.5
4000
I
41328
3.60
7500
3.958
12.6
80
N
4.5
1000
III
Sección (lbs)
pg2
psi
pg
lb/pie
1000
pg
Peso de la
As
Pcolapso
Dinterior
Peso
Yp(psi)
Grado
Dexterior
Profund
(m)
Sección
68634
2.59
13530
2.992
9.3
110
N
3.5
4000
I
41328
3.60
7500
3.958
12.6
80
N
4.5
1000
III
Sección (lbs)
pg2
psi
pg
lb/pie
1000
pg
Peso de la
As
Pcolapso
Dinterior
Peso
Yp(psi)
Grado
Dexterior
Profund
(m)
Sección
Reduce
Aumenta
sión
Aumenta
Reduce
P. Interna
Colapso
*
5
.
0
*
75
.
0
1
2
X
X
Y −
−
=
)
(
*
)
(
2
2
sec
pg
A
pg
lb
Y
ft
lb
W
ft
L
X
s
p
cion
















=
tablas
c
cc Y
P
P *
)
(
=
colapso:
gida
X1 ; Y1
X2 ; Y2
X3 ; Y3
X4 ; Y4
N
o
c
o
p
i
a
r

Utilizando las ecuaciones
anteriores se obtienen los valores
de X, Y y Pcc como se indica en la
siguiente tabla:
Pcc
psi
Pc(tablas)
psi
Y
X
0.687
0.804
0.704
1.044
7500
7500
10540
10540
5153
6030
7420
11004
Y6=
0.460
X4=
Y5=
0.317
X3=
Y4=
0.440
X2=
Y1=
0.095
X1=
Pcc
psi
Pc(tablas)
psi
Y
X
0.687
0.804
0.704
1.044
7500
7500
10540
10540
5153
6030
7420
11004
Y6=
0.460
X4=
Y5=
0.317
X3=
Y4=
0.440
X2=
Y1=
0.095
X1=
7457 psi
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000
presión (psi)
Profundidad
(
m)
Línea de carga
Al colapso
Línea de diseño
Al colapso
N –80, 9.2 lb/pie, Nw
N –80, 12.6 lb/pie, Nw
8389 psi
N
o
c
o
p
i
a
r

Paso 4.- Diseñar a la presión interna (método uniaxial). El caso más critico para la
presión interna es cuando se realiza una estimulación o fracturamiento con una
presión máxima en superficie de 7200 psi y 2000 psi por espacio anular.
• Obtenga la línea de presión interna.
Pinterna superficie = 7200 – 2000 = 5200psi
Pinterna fondo = Pis + Ph – P respaldo = 7200 + 1.07 x 4000 x 1.422 - 8257 = 5029
psi
• Condición de pozo cerrado
P interna superficie = 2560 psi (condición de pozo cerrado)
P interna fondo = Pws –1.422 x 450 x 0.67 = 6800 – 429 = 6371 psi
Pe (equivalente) = 6257 – 6371(2.992/3.5) = 158 psi
N
o
c
o
p
i
a
r

• Obtenga la línea de diseño multiplicando por el factor de seguridad.
Pis = 5200 x 1.25 = 6500 psi
Pif = 5029 x 1.25 = 6286 psi
• Realice la corrección pon carga biaxial y grafique.
N
o
c
o
p
i
a
r

500
1000
2000
2500
3000
3500
4000
4500
-3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000
presión (psi)
Profundidad
(
m)
Línea de carga
A pozo cerrado
TP 3 ½” N-80, 9.2
TP 4 ½” N-80,12.6
Línea de carga
Estimulando con
Psup=7200 psi y
2000 psi por E.A.
2560
158 psi
Línea de diseño
Pic
psi
Pi(tablas)
psi
Y
X
1.147
1.106
1.145
0.964
8430
8430
10160
10160
9669
9324
11633
9794
Y6=
0.460
X4=
Y5=
0.317
X3=
Y4=
0.440
X2=
Y1=
0.069
X1=
Pic
psi
Pi(tablas)
psi
Y
X
1.147
1.106
1.145
0.964
8430
8430
10160
10160
9669
9324
11633
9794
Y6=
0.460
X4=
Y5=
0.317
X3=
Y4=
0.440
X2=
Y1=
0.069
X1=
N
o
c
o
p
i
a
r

Paso 5.- Diseñar a la tensión. El caso más critico para el diseño a la
tensión es; considerar la tubería en el aire. Las premisas que
utilizaremos son:
• La tubería en el aire (sin el efecto de flotación).
• Tubería acoplada (su resistencia es > ó = al cuerpo del tubo).
Obtenga la línea de diseño considerando la tubería en el aire y graficar.
Wt = W1 + W2 = (3000 x 3.28 x 9.2) + (1000 x 3.28 x 12.6) = 131856 lb
Wt = 131856 x 1.8 = 237340 lb
N
o
c
o
p
i
a
r

500
1000
2000
2500
3000
3500
4000
4500
-3000 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400
tensión (1000 lb)
Profundidad
(
m)
Línea de carga
Con flotación
TP 3 ½” N-80, 9.2
TP 4 ½” N-80,12.6
237.2
19.6
Línea de
diseño
Sin flotación
216.7
288
207
500
1000
2000
2500
3000
3500
4000
4500
-3000 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400
tensión (1000 lb)
Profundidad
(
m)
Línea de carga
Con flotación
TP 3 ½” N-80, 9.2
TP 4 ½” N-80,12.6
237.2
19.6
Línea de
diseño
Sin flotación
216.7
288
207
N
o
c
o
p
i
a
r

El diseño final se muestra a continuación:
288000
207000
Rtensión
(lb)
New Vam
New Vam
Rosca
acoplada
7500
10540
Rpc
(psi)
8430
10160
Rpi
(psi)
80
80
Yp (psi)
(1000)
12.6
9.2
Peso
(lb/pie)
3.958
2.992
d
(pg)
N
N
Grado
4.5
1000 – 0.00
II
3.5
4000 - 1000
I
D
(pg)
Profundidad
(m)
Sección
288000
207000
Rtensión
(lb)
New Vam
New Vam
Rosca
acoplada
7500
10540
Rpc
(psi)
8430
10160
Rpi
(psi)
80
80
Yp (psi)
(1000)
12.6
9.2
Peso
(lb/pie)
3.958
2.992
d
(pg)
N
N
Grado
4.5
1000 – 0.00
II
3.5
4000 - 1000
I
D
(pg)
Profundidad
(m)
Sección
N
o
c
o
p
i
a
r

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