PLANIFICACION: CASING

Instructor: Luis Avila / Cesar QuiriconiFecha: 20/10/09

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Diseño Mecánico de Tuberías

• Diseño Mecánico• Cañerías

• Terminología• Especificaciones• Propiedades

• Casing Seat• Conceptos Básicos• Requerimientos

• Diseño de Casing• Cabezales• Colgadores Liners

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Conceptos básicos de diseño

Concepto General:• Cuando perforamos un pozo, no es posible hacerlo desde la superficie

hasta las formaciones productoras (Profundidad final – TD) en un solo paso.

• El pozo es perforado en secciones, cada una de estas secciones reducen el diametro a medida que se va profundizando.

• Las paredes de cada sección se van cubriendo con tuberías, llamadas cañerías y protegidas con cemento, antes de perforar las proximo sección.

El propósito de estas cañerías son:

• Prevenir y contener colapso de formaciones inestables dentro del pozo.• Proteger formaciones débiles que pudieran ser fracturadas por lodo mayor

peso, utilizados para perforar formaciones subsecuentes.• Aislar zonas de alta presión de formaciones de presión normal. • Sellar zonas de perdidas de circulación.• Aislar zonas de producción con diferentes fluidos, presiones, caudales y

temperaturas.• Actuar como medio de control de influjos. • Actuar como conducto para todas las instalaciones de producción

necesarias.• Proveer estructura para los cabezales y cañerías subsiguientes.

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• Conductor• Es el primer casing que se instala, es el de mayor diametro y circular el mismo

durante la perforación de la siguiente sección, en algunos caso permite colocar un sistema de diverter.

• Cañería de Superficie• Esta cañería sella zonas de agua dulce, formaciones de baja resistencia, gas

superficial, zona de perdidas de circulación, es el primer casing donde se instala la BOP y provee una resistencia en el zapato que permite cerrar el pozo. Esta

• Cañería intermedia• Puede ser cañería hasta superficie o liner, se instala antes de la cañería de

producción, su proposito es proteger zonas de perdida o alta presión, inestables, con sal o reactivas.

Definición de tipos de cañerías

Terminología

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Terminología

• Cañería de Producción• Se instala para separar zonas productivas de otras formaciones del reservorio,

permite instalar los equipos de producción o ensayo. Puede ser hasta superficie o liner.

• Liners• Un liner es una cañería que no se extiende hasta superficie.

• Tiebacks• Un tie back es una cañería que se instala para llevar un liner existente

hasta superficie.

Definición de tipos de cañerías

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Especificaciones de Cañería

• Usualmente las cañerías se clasifican segun las siguientes caracteristicas:• Diámetro externo (OD) (in) (mm)• Peso unitario nominal (lb/ft) (lb/ft)• Grado de acero API • Tipo de Conección• Rango de longitud• Proceso de manufacturación• Inspección

Especificaciones para cañería API 5CT• El documento de la Amerincan Petroleum Institue trata las

especificaciones recomendadas para las cañerías de perforación y producción (Casing y Tubing).

• Las caracteristicas principales que tiene en cuenta es si son con o sin costura, las conexciones, el grado de acero, el proceso de fabricación, el largo, las inspecciones y los ensayos y las dimensiones.

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Diámetro nominal de Cañerías y Peso

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Calidad de Acero

  TENSION DE FLUENCIA (en miles de lbs/pulg2)

  40 55 70 80 90 95 100 110 125 140 150

Aceros API                      

  H-40 J-55   N-80   C-95          

    K-55   L-80 C-90 T-95   P-110 Q-125    

Aceros Siderca                      Servicio ácido       80 SS 90 SS 95 SS 100 SS 110 SS      

Alto colapso       80 HC   95 HC   110 HC   140 HC  

Pozos profundos                   140 DW 150 DW

Bajas temperaturas   55 LS   80 LS   95 LS   110 LS 125 LS    

Servicio crítico   55 CS 70 CS 80 CS              

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Tipo de Roscas de Cañerías

Conexiones con cupla “Cupladas”

Conexiones integrales con recalque “Semi - Flush”

Conexiones integrales sin recalque “Flush”

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Roscas API

Existen Roscas API, estan son de diseño standart avaladas por API

• 8RD Short Coupling - SC• 8RD Long Coupling - LC• Buttres - Butt• Extreme Line - XL

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Calidad de Acero y Longitudes

LONGITUD DE CAÑERIAS PETROLERAS (en m)

  RANGO 1 RANGO 2 RANGO 3

CASING 4,88 - 7,62 7,62 - 10,36 10,35 - 14,63

TUBING 6,10 - 7,32 8,53 - 9,75 -

TIPO DE MANUFACTURA

•S = Seamless•E = Elictric Welded

DRIFTH

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Especificaciones de Cañería

El proposito de estas cañerías son:

• Fabricante TENARIS• Certificación ISO11960• Monograma API (licencia) 5CT0117• Fecha Fabricación 4/1• Diámetro nominal 9 5/8”• Peso (lbs/ft) 53.5• Tipo de Acero (P-110) P• Tipo de rosca BC• Tipo de manufacturacion S• DA8.500 Diametro mandril (drifth especial)• Cliente YPF• Made in Argentina• Numero de Colada HNxxx• Numero de tubo 0765• Long. Tubo 14.32

TENARIS ISO11960 5CT0117 4/1 9 5/8 53.5 P S P9200 BC DA8.500 YPF Made in Argentina HN2586 0765 14.32

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Sumario

• Planificación:• PDDP Predrilling Data Package

• Diseño Mecánico• Cañerías

• Terminología• Especificaciones• Propiedades

• Casing Seat• Conceptos Básicos• Requerimientos

• Diseño de Casing• Cabezales• Colgadores Liners

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Conceptos Básicos

Principios:

• El propósito de la selección de los puntos de asentamientos del revestidor es alcanzar los objetivos del pozo con la mayor seguridad posible y la menor cantidad de secciones. Es un balance entre riesgos y costos.

• La selección de los puntos de asentamientos se basan en:

• Las presiones de poros y fracturas, incluyendo su variación por el ángulo y rumbo del pozo.

• La profundidad final y los requerimientos del diámetro en la zona productora, completación, ensayos y registros eléctricos. (concepto de Bottom Up)

• Otros puntos a considerar son Zonas someras de gas, zonas de perdidas o derrumbes, zonas de presión diferencial, zonas de sal, regulaciones ambientales, zonas sobre presurizadas, kick tolerance.

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Definición por Cambios de Presiones de Formación

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Definición por Razones operativas

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Kick Tolerance

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Kick Tolerance

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Elección de Diámetros

4 ½”

7 5/8”

10 3/4”

16”

24”

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Diseño de Casing

Tipos de Esfuerzos

• Torsión

• Esfuerzo de Colapso• Esfuerzo de Estallido• Esfuerzo Axial• Esfuerzo de Flexión

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Diseño de Casing

Tipos de Esfuerzos

• Torsión

• Esfuerzo de Colapso• Esfuerzo de Estallido• Esfuerzo Axial• Esfuerzo de Flexión

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Tensión

Esfuerzo de traccion

Pro

fund

idad

++

-

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Presión InteriorPresión Exterior

Presión resultante

Presiones Internas – Externas (Estallido – Colapso)

Lodo

Prof

undi

dad

PRESION INTERNA Presiones

Presión = 0,000096302 x Mw x TVD Y = Cte * A (cte) * X (Recta)

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Tracción

Flexión (Bending)

Compresión

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Factores de Diseño

FD = Resistencia mínima del TuboMáxima carga anticipada

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Método Monoaxial

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Método Triaxial

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Ecuaciones

Colapso (Elástico)

Estallido (Elástico)

Esfuerzo Axial (Elástico)

Esfuerzo Triaxial (Von Mises)

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Programa de Cáculo - StressCheck

Carga de Curvas de P. Poro y

Fractura

Carga de puntos de asentamiento

de casing

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Programa de Cáculo - StrechCheck

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Programa de Cáculo - StrechCheck

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Programa de Cáculo - StrechCheck

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Programa de Cáculo - StrechCheck

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Programa de Cáculo - StrechCheck

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Sumario

• Planificación:• PDDP Predrilling Data Package

• Diseño Mecánico de Tuberías• Cañerías

• Terminología• Especificaciones• Propiedades

• Casing Seat• Conceptos Básicos• Requerimientos• Cálculos

• Cabezales• Colgadores Liners

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Cabezales de Pozo

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Cabezales de Pozo

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Armado del Cabezal de Pozo

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Sumario

• Planificación:• PDDP Predrilling Data Package

• Diseño Mecánico de Tuberías• Cañerías

• Terminología• Especificaciones• Propiedades

• Casing Seat• Conceptos Básicos• Requerimientos• Cálculos

• Cabezales• Colgadores Liners

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Colgadores de Liner

Colgador de liner con empaquetador Colgador de liner hidráulico

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Armado del Colgador

Colgador de Liner

Porta empaquetadura

Camisa de Extension

Herramienta Fijadora

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Colgadores de Liner

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Colgadores de Liner

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