PM y HW

PORTAMECHAS Y HEVIWATE 1

& E. García

1

BLOQUE 1BLOQUE 1

HWDP (Heavy wall drill pipe)

PORTAMECHAS

2

Función:• Proveer un punto de transición

entre los portamechas y las barras• Proveer peso, si es requerido,

en pozos de diámetro pequeño, en re-entry y en pozos direccionales(menor rigidez y menor fricción, o torque , menor arrastre y menor riesgo de pegamientos diferencial)

HWDP HWDP (barras extrapesadas)(barras extrapesadas)

3

HWDP HWDP (barras extrapesadas)(barras extrapesadas)

Upset central

Std. Hevi Wate (H.wall)

Spiral Hevi Wate (H.wall)4

• Extremos: Forma similar a las barras- La norma DS1 exige aliviadores igual que los PM si D >3 ½”

• Los extremos son más largos que los de BS –30”en pin y 27” en box – Std Drilco, (Grant usa 28” y 26” )

• Tubo: extrapesado de pared gruesa: mayor peso unitario.

• Recalque central: evita el desgaste y disminuye la esbeltez , y por tanto sube la resistencia a la flexión si trabaja a la compresión , cuando se usa para dar peso y:

• Reduce el arrastre en el pozo y los problemas de presión diferencial.

Diseño de HWDPDiseño de HWDP

5

• Los extremos y el recalque central tienen Hard Banding , de manera de alargar la vida de la unión por desgaste: 5” en pin, 4” en box y 3+3” en el upset central.

• Las roscas sufren proceso de Cold rolling, o rolado en frió, para endurecer las raíces de los filetes y según la norma DS1 , DEBEN TENER ALIVIADORES.

Diseño de HWDPDiseño de HWDP

6

• Sirven para disminuir las tensiones a las “salidas” de las roscas

• En los PIN es una transición curva entre el final de la rosca macho y el plano del espejo.

• En los BOX, es una transición angular entre el final de la rosca y el diámetro interior del tubo.

AliviadoresAliviadores


& E. García

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Aliviadores típicosAliviadores típicos

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AliviadoresAliviadores

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Datos de las HWDPDatos de las HWDP

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• Las spiral H.W.D.P. son HWDP con el Upset central de la barra, maquinado helicoidalmente de la misma manera que un portamechas.

• TIENEN VARIACIONES IMPORTANTES RESPECTO A UNA HW Std.:

• El upset central, o recalque central, se extiende casi a la longitud de la barra, std. es aproximadamente 18 pies (31 ft)

• El upset central sufre un proceso de espiralado.

SPIRAL HWDPSPIRAL HWDP

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• A diferencia de las HW std, el recalque central o upset no tiene H.Banding - Veamos la tabla comparativa entre Std y Sp.

SPIRAL HWDPSPIRAL HWDP

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Las H.W.D.P. Std. o espiraladas tienen varias aplicaciones:

Uso como transición entre PM y BS, para disminuir las posibles fallas por fatiga en las Barras de sondeo.

Uso para dar complemento del peso del trepano , en pozos verticales someros o formaciones blandas, que exijan poco peso , en reemplazo de algunos portamechas.

Uso para dar peso en pozos direccionales, en lugar de portamechas, disminuyendo el torque y el arrastre, y el riesgo de diferencial

HWDP: Std. & SpiralHWDP: Std. & Spiral


& E. García

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En caso de usarse para dar peso en pozos verticales, debe respetarse una relación entre el diámetro de la WH y el del pozo, por una relación de esbeltez o coef. de flexión lateral:

3 ½” hasta pozos de 7”4 ½” hasta pozos de 9 1/16”

5” hasta pozos de 10 1/16” En caso de usarse como transición para

disminuir la fatiga en las barras, debe tenerse en cuenta el BSR (Bending strengh ratio o relación de flexión), entre el portamechas y la HWDP, siendo máximo de 5.5, de donde:


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HWDP: Std. & SpiralHWDP: Std. & SpiralSiendo el BSR el coef. entre el modulo de resistencia a la flexión del box del PM y del pin de la HW, esto limita a conectar HW de 4 ½” o 5” directamente a portamechas de diámetros maximos de:

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Si los portamechas tienen mayor diámetro que el indicado, debe intercalarse algunos PM del diámetro máximo admitido para esa relación de BSR de 5.5 max. Entre los PM de mayor diámetro y las HWDP.

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Es un proceso de Drilco (denominado Stub-welding y Build up ) que permite recuperar BS y HW

• Se sueldan extremos nuevos (fabricados de portamechas en desuso).

• Se tallan roscas en los extremos• Se rellena el Upset central (aportando

material similar al original)• Se aporta el Hardbanding en

extremos y en el Upset central

Barras recuperadasBarras recuperadas

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& E. García

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21 22

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& E. García

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La corona de material nuevo, se ve con NITAL

(Mezcla de ácido y destilada)

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• PARA VERIFICAR LOS DIÁMETROS, CORONAS, ETC, VER ARCHIVO EN INFORMACIÓN ANEXA, ARCHIVO:

• ..DOCUMENTACIÓN ANEXA\BuildUp.xls

BUILD UP BUILD UP –– BS Y HWDPBS Y HWDP

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• Tipos y usos• Diagrama de cargas y punto neutro• Medidas nominales• Roscas •• BSR (de un PM y de unión)BSR (de un PM y de unión)• Inspección de PM Y HW

PortamechasPortamechas

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Lisos y espiralados: • Se usan para dar peso • Lisos:Tienen mayor riesgo de pegarse

por presión diferencial en los pozos abiertos cuando hay zonas depletadas

• Con o sin receso para cuñas• Con o sin receso para elevador

PMPM-- Tipos y usosTipos y usos


& E. García

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• El PM se apoya contra la pared del pozo en una zona donde la presión de formación es menor a la hidrostática (debida a la columna de fluido), y queda “pegado”

Área pegada

PresiónPresión diferencialdiferencial

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El espiralado disminuye el área expuesta a la pared del pozo y la posibilidad de pegarse.

Helicoidal: pierde 4- 6% de peso.

PresiónPresión diferencialdiferencial

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2 7/8 IF=NC31

3 ½ IF=NC38

4 IF =NC46

6 5/8Reg

7 5/8RegConexión

1 ¼”2 ¼”2 13/16”3”3”Diámetro Interior

3 ½”4 ¾”6 ½”8 ¼”9 ½”DiámetroExterior

Diámetros y conexiones std.Diámetros y conexiones std.

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• Hay variadas tablas que dan los pesos por unidad de longitud, o por cada tubo std. de los portamechas.

• A modo de ejemplo, en la pagina 29 de las copias, está la tabla de pesos de DS1 – Estos son pesos en el aire, y por tanto deberan ser corregidos por el factor de flotación , de la tabla de pag 1 de las copias.

PESO DE LOS PMPESO DE LOS PM

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• Durante la rotación, aplicando peso, hay una distribución de cargas que va desde la máxima compresión a la máxima tracción en toda la columna. Por lo tanto debe haber un punto neutro.

• Ese punto nunca debe estar ubicado físicamente sobre las barras (que disminuyen la resistencia a la tracción con torque combinado.)

DiagramaDiagrama dede cargascargas

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PUNTO NEUTRO

MAXIMA TRACCION

MAXIMA COMPRESION

Barras

Portamechas

75/85 % del peso sumergido= 75/85% longitud de PM

15/25% coef. seg



& E. García

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• Esto es correcto, cuando hay una columna homogénea de diámetros similares, si la columna es telescópica, el % del punto neutro en PORCENTUAL de PESOPORCENTUAL de PESO puede ser distinto al punto neutro en PORCENTUAL DE PORCENTUAL DE LONGITUD:LONGITUD:

• No es normal hacer estos cálculos en pozos conocidos o de regular exigencia o si los diám. de los PM son cercanos. Si tiene importancia en pozos exigidos con riesgo de Buckling si el PN cae arriba en una columna con diámetro muy chico en relación al pozo y a la columna inferior


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PUNTO NEUTRO

MAXIMA TRACCION

Barras

Portamechas


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• Hay una relación ideal entre la resistencia del BOX y del PIN

• Esa relación se llama BSR (bending strengh ratio), o relación de resistencia a la flexión

• El BSR es un número adimensional que depende de:

- el tipo de rosca - el diámetro externo del BOX- el diámetro interno del PIN

Diámetros y roscasDiámetros y roscas

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• El BSR es la relación entre el “módulo de resistencia” del BOX dividido el “módulo de resistencia” del PIN, en las secciones más solicitadas de la rosca.

• Esas secciones son las siguientes:- en el PIN, a ¾” del espejo- en el BOX, justo donde termina el PIN

¿Que es el BSR?¿Que es el BSR?

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Secciones más solicitadasSecciones más solicitadas

Box

Pin

El BSR es sólo una función de los diámetros y del tipo de conexión

Medida que depende del tipo de rosca

y del diámetro int.

Del pin.

Medida que depende del tipo de rosca y del diam. exterior box.

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Cálculo y valoresCálculo y valores


& E. García

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• Es una formula compleja, el análisis puede encontrarse en API RP7G, pag. 135 y ss.En resumen es la relación, (Cociente), entre el modulo de la sección transversal del box al modulo de la sección transversal del pin.

• Es un numero Adimensional, indicativo de la relación de resistencia a la flexión de las dos secciones sometidas.

BSR = Z box / Z pin

BSR = 0.098 0.098 (D(D44--bb44)) / 0.098 / 0.098 (R(R44--dd44))D RD R


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BSR = (D(D44--bb44)) / / (R(R44--dd44))D RD R

D= diam. ext. del boxd = diam. int. del pinb = diámetro de raíz del filete del box en

donde termina el pin.R = diámetro de raíz del filete del pin a

¾” del hombro del pin.

b y R son función especifica del tipo de rosca, y por tanto se pueden obtener de los manuales de fabricación.


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• Esto nos da idea de cuan fuerte es el macho o la hembra de una conexión.

• Para calcularlo hay gráficos (Drilco) , tablas (DS1) y programas simples tipo Excel.

•• El valor OPTIMO DEL BSR = 2.5 (de experiencias )El valor OPTIMO DEL BSR = 2.5 (de experiencias )

• API acepta BSR entre 1.9 y 3.2• DS1 acepta BSR entre 2 y 3 en pozos no exigidos

y lo acota a 2.25 / 2.75 en pozos exigidos y en función de esto, acota los diámetros de los biseles


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• Cuanto mayor el BSR, más fuerte el box, cuanto menor el BSR, más fuerte el pin.

• Se prefiere valores iniciales para portamechas nuevos, mayores de 2.5, de manera que al desgastarse –( Siempre se gasta más el exterior del box que el interior del pin ) , el valor del BSR de las columnas tienda a ser el optimo , a medida que aumenta la fatiga de las conexiones.


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213/16 ”

Preferir la unión nueva que tenga más de 2.5, es decir que tienda a hacer un poco más fuerte el BOX

GráficosGráficos

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TablasTablas


& E. García

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• Buscar programa de cálculo

• ..DOCUMENTACIÓN ANEXA\BSR.xls• ..\DOCUMENTACION ANEXA\BSR

uniones RANGO LIMITADO.xls

PROGRAMA DE CALC. BSRPROGRAMA DE CALC. BSR

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• Las tablas , (Hay varias de fabricantes y de API y DS1, dan los valores INDICATIVOS de los torques a aplicar según los diámetros interiores y exteriores del PM para cada determinada conexión (Rosca)

• Ver tabla DS1 – 2.11 pag. 41 a 44 de copias

PMPM--TorqueTorque

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• API exige mediciones de diámetros, estiramiento de roscas, revisión de espejos , estiramiento, abocardamiento del counterbore en box , y partículas magnéticas húmedas en las roscas.

• Normalmente se chequean diámetros , largos y partículas en los recesos para cuñas y elevadores.

PMPM--Inspección API RP7GInspección API RP7G

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A la inspección API le agrega:• Aplica categorías, y va aumentando las exigencias

según las mismas• Exige “Dimensional 2” en la categoría 3 y

“dimensional 3” en la categoría 3-5 (Agrupa las categorias en los BHA) –(BSR, Largo PM, insp. de recesos para elevadores y cuñas, espacio de llave, medidas de aliviadores, diámetros de biseles, etc) –

• VER TABLAS DE CRITERIOS DE ACEPTACIÓN: 3.8 – Pag 30 a 39 (Para PM) y tabla 3.9 Pag. 40 (para HWDP), de las copias.

PMPM-- Inspección DS1Inspección DS1

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VEAMOS LA INFORMACION QUE DAN AMBOS TIPOS DE INSPECCIONES EN EL REPORTE:

..\DOCUMENTACION ANEXA\INSP API PM.jpg

..\DOCUMENTACION ANEXA\INSP DS1 PM.JPG

..\DOCUMENTACION ANEXA\INSP API HW.JPG

..\DOCUMENTACION ANEXA\INSP DSI HW.JPG

..\DOCUMENTACION ANEXA\INSP DS1 RED.JPG

PMPM-- InspeccionesInspecciones--formatosformatos

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Que inspecciones usar:Que inspecciones usar:1.1. Según la categoría del pozo, pueden definirse Según la categoría del pozo, pueden definirse

solicitar contractualmente las inspecciones solicitar contractualmente las inspecciones ––Esto debe establecerse ANTES del inicio de las Esto debe establecerse ANTES del inicio de las operaciones junto con las barras.operaciones junto con las barras.

2.2. Pozos verticales , de hasta 3000 mts, la Cat. 3Pozos verticales , de hasta 3000 mts, la Cat. 3--5 5 de DS1 es equivalente a la inspección API RP de DS1 es equivalente a la inspección API RP 7G , pero con más exigencias del dimensional, 7G , pero con más exigencias del dimensional, y por tanto su costo es mayor , por los y por tanto su costo es mayor , por los rechazos , y esto se traslada...rechazos , y esto se traslada...

3.3. Pozos donde es esperable problemas de Pozos donde es esperable problemas de desgaste, pandeo, vibraciones, o problemas , desgaste, pandeo, vibraciones, o problemas , de más de 3000 mts, es conveniente usar DS1 de más de 3000 mts, es conveniente usar DS1 Cat. 3Cat. 3--55


& E. García

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Que inspecciones usar:Que inspecciones usar:

4. Si se quiere asegurar la calidad del BHA a 4. Si se quiere asegurar la calidad del BHA a utilizar , pedir DS1 , Cat. 3utilizar , pedir DS1 , Cat. 3--5 es lo optimo.5 es lo optimo.

5. Un tema importante a tener en cuenta es 5. Un tema importante a tener en cuenta es el mantenimiento del sondeo, ya que una el mantenimiento del sondeo, ya que una inspección DS1 al inicio, no asegura que inspección DS1 al inicio, no asegura que a lo largo del contrato se mantengan las a lo largo del contrato se mantengan las condiciones, por tanto debe condiciones, por tanto debe preestablecerse frecuencias de insp. , ya preestablecerse frecuencias de insp. , ya sea según DS1 o el criterio adoptado por sea según DS1 o el criterio adoptado por la empresa.la empresa.

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6. En la mayoría de los casos, las Cias. De 6. En la mayoría de los casos, las Cias. De torres inspeccionan cada 1000torres inspeccionan cada 1000--1500 Hrs.1500 Hrs.

7. Esto puede o no ser aceptable para las 7. Esto puede o no ser aceptable para las condiciones de pozos a perforar condiciones de pozos a perforar –– Una Una evaluacion correcta puede limitar esto a evaluacion correcta puede limitar esto a tiempos de rotacion menores, aun tiempos de rotacion menores, aun superando los especificados por DS1 superando los especificados por DS1 ––(El operador puede hacerlo, fijando un (El operador puede hacerlo, fijando un programaprograma-- La norma solo recomienda)La norma solo recomienda)

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8. En yacimientos conocidos, puede optarse por 8. En yacimientos conocidos, puede optarse por una inspección API RP 7G , y agregar una inspección API RP 7G , y agregar condiciones particulares:condiciones particulares:No aceptación de BSR fuera de ciertos valores , No aceptación de BSR fuera de ciertos valores , propios para cada PM propios para cada PM –– UTILIZAR LOS UTILIZAR LOS CRITERIOS DE DS1 , (2CRITERIOS DE DS1 , (2--3) o (2.253) o (2.25--2.75)2.75)

No aceptación de largos menores, que no No aceptación de largos menores, que no aseguren la operación en el piso.aseguren la operación en el piso.

Aumentar la frecuencia de inspecciones.Aumentar la frecuencia de inspecciones.Aumentar cantidad de HWDPAumentar cantidad de HWDP

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Que BHA especificar:Que BHA especificar:

El BHA a especificar en un contrato va a El BHA a especificar en un contrato va a depender de varios factores:depender de varios factores:

•• Tipo de pozo: Vertical, con ángulo, etc.Tipo de pozo: Vertical, con ángulo, etc.•• Diámetros de perforación.Diámetros de perforación.•• Capacidad de carga en el gancho del Capacidad de carga en el gancho del

equipo solicitado, relacionado con la prof. equipo solicitado, relacionado con la prof. del pozo y el peso del BHA + sondeo. del pozo y el peso del BHA + sondeo. (Esto es fundamental) (Esto es fundamental) y relacionado y relacionado directamente con el MOP suponiendo un directamente con el MOP suponiendo un pegamiento en el ultimo string de PMpegamiento en el ultimo string de PM

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•• Especificar correctamente la columna de Especificar correctamente la columna de PM , (cantidad y diámetros) , y la cantidad PM , (cantidad y diámetros) , y la cantidad de HWDP , equivale a asegurar la de HWDP , equivale a asegurar la disponibilidad de uniones de reemplazo disponibilidad de uniones de reemplazo por daño, y:por daño, y:

•• Asegurar el punto neutro dentro de la Asegurar el punto neutro dentro de la columna y no cercano a las barras.columna y no cercano a las barras.

•• Evitar el uso de portamechas de Evitar el uso de portamechas de diámetro”flaco” con trepanos de diámetro diámetro”flaco” con trepanos de diámetro grande, elimina pandeo.grande, elimina pandeo.

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Especificar correctamente la columna Especificar correctamente la columna de PM , y optimizar los parámetros de de PM , y optimizar los parámetros de perforación con los programas de las perforación con los programas de las Cias. de trépanos, para VIBRACIONES. Cias. de trépanos, para VIBRACIONES. Esto evita los problemas de espejos.Esto evita los problemas de espejos.


& E. García

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• Que en el pozo haya suficiente columna de portamechas para tener el factor de seguridad, de acuerdo al programa del pozo. ( f. flotación y 25% de coef. Seg.)

• Que se apliquen los torques correctos para evitar engranamientos de espejos, que se traducen en PERDIDA DE TIEMPO y $$$$$-(Es norma que las pescas, etc. en tarifa horaria, corren por el operador salvo error, dolo o culpa grave.)

QueQue verificarverificar

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• Verificar que los BSR propios de cada portamecha estén en rangos-

• Verificar, al armar la columna, que las uniones entre PM estén en el rango de BSR seguro , es decir, calcular el BSR usando el diámetro del PIN del portamecha superior y el BOX del portamechas de abajo.

• Verificar LOS TORQUES que se aplican a las columnas – La mayor cantidad de problemas en espejos y roscas se deriva de un mal torqueo en b. pozo.

Que verificarQue verificar

PM y HW

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