Foro Nacional sobre: “ VARILLAS DE BOMBEO Y TUBULARES- PERFORMANCES Y NUEVAS TECNOLOGIAS”

19 y 20 de agosto de 2004, Anfiteatro Este del edificio de Gobierno la Facultad de Ingeniería de la

Universidad de Mendoza Titulo: Uniones para aplicaciones especiales. Nuevas Tecnologias Autores: Daniel Ghidina, Fabian Benedetto - Tenaris Siderca Las uniones de tubería son una parte fundamental de la sarta. Tan importante como la selección del acero de cuerpo del tubo, es la correcta selección del tipo de unión a colocar. La unión no debe ser la parte más débil de la columna. Existe en el mercado una amplia variedad de uniones para tubos que, pueden seleccionarse en función de las características del pozo o de las condiciones de servicio a que estará sometida. Luego de analizado el estado de cargas a que estará sometida la tubería durante la vida útil del pozo, y teniendo en cuenta las características del mismo, se selecciona la conexión que se adapta al caso analizado. Describiremos en este trabajo los distintos tipos de uniones de tubing existentes, las características técnicas, ventajas, desventajas, y aplicaciones. Hablaremos también sobre las nuevas tecnologías que se aplican en el diseño de las uniones y sobre como realizar una correcta selección de uniones.

Desarrollo Las uniones de Tubing para pozos petroleros deben estar diseñadas de manera de no ser la parte más débil de la columna. Haciendo una clasificación muy amplia, podemos dividir a las uniones en API y no API (o propietarias). Las uniones API fueron estandarizadas por este instituto en la SPEC 5A del año 1924. Esta evolucionó hasta las actualmente vigentes API SPEC 5CT y SPEC 5B, que involucran las uniones API 8 Rd, Buttress y Extreme Line para Casing, la API 8 Rd para Tubing con recalque, la API 10 Rd para tubing sin recalque y la unión integral para pequeños diámetros. Las uniones no API o propietarias se podrían clasificar en uniones con cupla, uniones con recalque (upset) y uniones integrales sin recalque. Generalmente tienen como característica poseer algún sello adicional, que garantiza la estanqueidad. El sello puede ser metal-metal o mediante anillo de sello. Alguna de ellas tienen hombro de torque. Aunque los más populares son los filetes de rosca tipo Buttress, existen los más variados diseños. Para la aplicación en pozos direccionales y/o horizontales, las uniones propietarias presentan en general mejor comportamiento y resistencia a los esfuerzos que las uniones API 8 Rd y Buttress. A continuación haremos un análisis de alguna de las conexiones de tubing que existen en el mercado. Unión API 8 Rd. Características de estanqueidad: La estanqueidad de una conexión es una función de las características sellantes de la grasa y de su propia resistencia a la pérdida. La unión API 8 Rd para el caso de Tubing tiene un buen diseño de estanqueidad. La eficiencia a la tracción es de aproximadamente el 115 % de la del cuerpo del tubo. El Tubing puede ser doblado o curvado sin que se produzca fluencia en los filetes. Si estos no se deforman, entonces no tendrán pérdidas de fluidos. El diseño de la rosca 8 Rd especifica un huelgo entre la cresta y valle de filetes, luego de apretar la unión. Esto genera un canal helicoidal en la unión, que debe ser ocupado por el compuesto lubricante para lograr estanqueidad. Para que haya pérdida de fluido se requiere presión diferencial y pasaje de fluido. Como la tensión superficial y la viscosidad del lubricante tienen considerable efecto en la pérdida de fluido, los líquidos son más fáciles de sellar que los gases . Ahora bien, la prestación de la conexión API "rosca redonda" es muy dependiente de 2 factores fundamentales para asegurar una performance básica: a) Práctica adecuada de apriete en campo b) Sellabilidad de la grasa a través del tiempo Para asegurar la performance adecuada de la conexión API EUE recomendamos que la misma se apriete utilizando el método de torque-posición. Cualquier inconveniente en este aspecto tal como: conexión sucia, engrane de rosca, etc. reduce sensiblemente la capacidad de sellar fluidos en este tipo de uniones. Estoes fundamental dado que la capacidad sellante de las conexiones API depende fuertemente de la grasa que se ubica entre los filetes, la cual se envejece con el tiempo, deteriorando la sellabilidad de la conexión. En este sentido, sugerimos el uso de grasa acorde a API 5A3. Debido a la incidencia de estos factores, es difícil de determinar un límite seguro de presión de gas para sellar con uniones API tipo 8rd, por lo que si el pozo va a producir gas en estas

condiciones durante un tiempo prolongado lo procedente es el uso de uniones con sello metal - metal. Si los tubos están expuestos a altas temperaturas que pueden facilitar la expulsión del lubricante o decrecer su capacidad sellante, el uso de uniones "Premiums" también es aconsejable. El límite de temperatura podemos decir que es ~160 ºC con una presión diferencial de 3500 PSI¸ 4500 PSI para líquidos. La estanqueidad de las conexiones es muy importante en los pozos horizontales porque están sometidos a esfuerzos de tracción - compresión que pueden provocar la pérdida del fluido. La conexión API 8 Rd tiene dos zonas de pasaje de fluido que están formados por el huelgo entre crestas y valles de filetes. Debido al acuñamiento de los filetes, cuando se somete a la unión a tensiones de tracción o compresión, dentro de los valores de diseño, los flancos de carga y enrosque se mantienen en contacto. Solicitaciones mayores pueden provocar la separación entre los filetes provocando la pérdida y/o desenchufe en la unión.

Tubing : EUE (1.050” - 4 1/2”) NUE (1.050” - 4 1/2”) IJ (1.315” - 2.063”)

Casing : STC (4 1/2” - 20”) LTC (4 1/2” - 20”)

30° Fx

Fn

Ft

Advantages

: - Easy to manufactur- Easy running - Acceptable response

- Well

Disadvantages: - Poor tensile - Poor sealability

(medium/high pressure)

Tubing : EUE (1.050” - 4 1/2”) NUE (1.050” - 4 1/2”) IJ (1.315” - 2.063”)

Casing : STC (4 1/2” - 20”) LTC (4 1/2” - 20”)

30° Fx

Fn

Ft

30° Fx

Fn

Ft

Advantages

: - Easy to manufactur- Easy running - Acceptable response

- Well

- Poor tensile - Poor sealability

(medium/high Pressu )

Uniones con sello Metal – Metal: Huelgos a tener en cuenta a los efectos de asegurar estanqueidad:

0,003” / 0,006”

0,001” / 0,009”

Round Buttress Thread

Huelgo a llenar con Grasa

Radial interference Seal

Contacto Metal -Metal

leakeag

Secuencia para generar sellabilidad:

ContactPressures

Fluid pressureto be sealed

DsCoupling

DsPin

PositionPosition

DsPin > DsCoupling DsPin = DsCoupling + 0.5mm

Contraction

Expansion

Flud

Fluid pressurelevel to be sealed

Seal contact pressure graph

Algunos tipos de sello: Perfiles de Presión de Contacto

Design 1 Long seal with low Taper Not a very good solution because of the lower peaks, and the lack of room to pocket dope .

Two low peaks contact pressure diagram, energized with internal pressure due to low pin nose stiffness

Internal pressure to be sealed Internal pressure

to be sealed

One high peak contact pressure diagram, not energized with internal pressure due to high pin nose stiffness

Design 2 Short seal with high Taper Good solution because of the high value of the peak. A balance between seal interference and stiffness may be done to avoid galling problems

Perfiles de Presión de Contacto

Design 3 Pin curved seal with taper coupling seal Very good solution because a medium height but wide peak, assures always a good area of contact pressure diagram over the internal pressure to be sealed. It also has enough room to allocate dope, avoiding doping pressure problems.

Internal pressure to be sealed

One medium height wide peak.

Internall pressure to be sealed

One high wide peak, energized by internal pressure, due to MEDIUM pin nose stiffness.

SEC design Very good solution because a high and wide peak, assures always a good area of contact pressure diagram over the internal pressure to be sealed. It also has enough room to allocate dope, avoiding doping pressure problems. The medium stiffness assures no galling problems -

Estas conexiones, llamadas Premium, combinan la excelente resistencia a la tracción de las roscas Buttress con uno ó mas sellos metal-metal para incrementar su resistencia a la pérdida de fluido. Con excepción de la unión extreme line, las conexiones Premium son propietarias.

Una de las mejoras introducidas ha sido la modificación de los huelgos entre filetes de manera de tener una mejor distribución de las tensiones originadas por la compresión de la grasa durante el enrosque, y de facilitar la operación de enrosque evitando engranaduras. Dentro de las uniones con sello metal-metal, una de las más utilizadas es la unión con cupla sin recalque, (ver figura) con rosca Buttress modificada. Esta conexión se utiliza para Casing y Tubing. Posee un sello metal-metal y hombro de torque. El hombro de torque tiene ángulo invertido, de manera de asegurar la estanqueidad. Por tener rosca cónica desvanecida, la resistencia de la unión a la tracción es igual o mayor que la del tubo. El perfil interior es continuo, esto evita el fenómeno de turbulencia - erosión- corrosión en el área.

Esquema de una Conexión Premium

Otro tipo de conexiones con sello metal-metal son las cilíndricas con recalque para Tubing exclusivamente. Tiene 2 sellos metal-metal, uno externo con ángulo invertido y otro interno del tipo cónico. La rosca es cilíndrica de 2 etapas y el filete es del tipo Buttress modificado.

Por tener recalque interno-externo (unión integral) tiene la ventaja de que para el mismo diámetro de tubo, el diámetro externo de la conexión es menor que en una conexión API con cupla. Además no presenta cambios bruscos en la sección, facilitando la instalación en tramos curvos y horizontales. Debido al recalque, el hombro de torque presenta un área lo suficiente importante como para tener resistencia al sobretorque. Estas conexiones son ideales para ser utilizadas en pozos desviados y horizontales debido a su alta resistencia a la tracción y compresión, y a su excelente estanqueidad bajo solicitaciones adicionales de flexión.

Unión Premium Integral con sello metal-metal interno-externo

Uniones integrales sin recalque: Otro tipo de conexiones a considerar en pozos horizontales (o de huelgo reducido) son las uniones Tipo FLUSH - JOINT. Esta no tiene recalque ni cupla y la rosca es maquinada directamente en el tubo. Para pequeños espesores, previamente se hace un ensanchado de un extremo mientras que para espesores mayores esto no hace falta. Este tipo de diseño maximiza la eficiencia geométrica de la conexión, pero lo hace a expensas de resignar resistencia mecánica.

Por lo general, se utilizan cuando se requiere una cañería adicional debido a zonas de presiones anormales, zonas de pérdidas formaciones frágiles. También se utiliza en los casos donde la producción está limitada por el diámetro interno de la tubería.

Aspecto de una conexión “True Flush”

Hipótesis de Carga para las uniones La elección de una conexión apropiada es una de los ítems cruciales dentro del diseño de pozo, por lo que su elección debe hacerse tomando en cuenta que la unión va a soportar las mismas cargas que el tubo. Debido a esto es importante asegurar que la unión roscada no va a ser la parte más débil de la columna, o si lo es frente a algún tipo de solicitación, los factores de diseño calculados para tales esfuerzos se deberán verificar de manera tal de no poner en riesgo la integridad del pozo. Ahora bien, aún conociendo la implicancia de una correcta selección de las conexiones, la experiencia indica que la gran mayoría de fallas (estructurales o funcionales) se producen en las conexiones. Referente al tópico "uniones", los métodos utilizados en la evaluación de Tensiones, no escapan a las técnicas convencionales utilizadas para diseño de tubulares, es decir el monitoreo de los factores de Diseño para cargas en la conexión (tales como Presión Interna, Colapso, Compresión, Tracción, etc.), a los que se le pueden agregar esfuerzos "misceláneos" tales como Torsión o Cargas alternativas producto de operaciones que se puedan llegar a hacer con la tubería. La diferencia fundamental frente al cuerpo del tubo radica en tres puntos importantes:

1. La conexión debe soportar una carga adicional a aquellas impuestas durante el servicio, y es la carga debida al enrosque o make up.

2. Por lo general la secuencia de cargas puede influir en el la performance de la conexión, esto es, para una conexión API no es lo mismo si se la tracciona y luego se la presuriza, que el caso inverso de presión interna seguida de tracción. De todos modos valores tales como presión de trabajo diferencial, temperatura, tipo de fluido, velocidad ascensional, etc. van a intervenir en el criterio de Selección.

3. La performance de la gran mayoría de las conexiones del mercado va a ser muy dependiente de: a)Práctica adecuada de torqueado en campo y b) Sellabilidad de la grasa en el tiempo

Si bien todas las cargas deben ser evaluadas, por lo general la selección de las uniones está gobernada por los valores de presión interna a contener, por la temperatura (o régimen térmico) del fluido a conducir, y por las cargas axiales. Factores de Diseño y Factores de Seguridad: Es evidente que, en diseño de tubulares, las cargas actuantes no pueden ser conocidas con exactitud, así como también las prestaciones de los tubulares corresponden a sus valores nominales en geometría y propiedades mecánicas, debido a esto, todos los tipos de cargas que vimos anteriormente se evalúan con cinco parámetros que nos van a indicar si la tubería es adecuada o no para las condiciones supuestas. Esos parámetros son:

1. Estallido del cuerpo del tubo o conexión 2. Colapso del cuerpo del tubo 3. Tensión del cuerpo del tubo o conexión 4. Compresión del cuerpo del tubo o conexión 5. Tensión equivalente de Von Mises

La evaluación de estos parámetros se verifica mediante un Factor de Diseño Mínimo para las cargas actuantes que se calcula como:

servicioenanticipadaaargcMáximaaconsideradaargclaparaconexiónotuberialademínimaCapacidad

FD X =

La carga por sobre el Factor de Diseño a la que se puede someter una tubería antes de que falle se denomina “margen de seguridad”, con lo cual el Factor de seguridad será:

"X"aplicadatáneataninsaargCfalladeestipuladaaargC

FS X =

Obviamente cuando FS < 1.00 el riesgo de falla es inminente. Por lo que, siempre en el diseño de tubulares, se deberá cumplir que:

"X"aplicadatáneataninsaargCtubodelmínimaCapacdiad

"X"aplicadatáneataninsaargCfalladeestipuladaaargC

≥

Los Factores de Diseño deben cubrir las incertezas que se tiene sobre las cargas actuantes y la resistencia de la columna, por lo cual la economicidad de un diseño no se logra reduciendo los Factores de Diseño, ya que esto podría derivar en condiciones potenciales da falla (ver Figura). El mejor diseño técnico económico se logra conociendo lo mas exactamente posible a las cargas actuantes y la resistencia de los tubulares a las mismas y luego, para condiciones de carga acotadas y Factores de Diseños fijos , se diseña la tubería mas económica posible. Conocidas las cargas actuantes y determinados los factores de diseño, la premisa fundamental para que se mantenga la integridad del pozo es que las tensiones

Factor deDiseño

Carga Resistencia

Falla

generadas por estas cargas en la columna tubular no superen el límite de fluencia del acero del tubo, para lo cual se deberá establecer un método conveniente que permita conjugar estos esfuerzos. La expresión matemática que agrupa un estado triaxial de tensiones es la siguiente: σVME = [0.5((σa - σt)2 + (σt - σr)2 + (σr - σa)2 + 6(τt2 + τr2 + τa2))]1/2

Donde: σa = Tensión axial, psi σt = Tensión tangencial, psi σr = Tensión radial, psi τa = Fuerza de corte axial paralela al eje radial, psi. τt = Fuerza de corte tangencial normal al eje axial, psi. τr = Fuerza de corte radial normal al eje axial, psi. σVME es llamada la tensión equivalente de Von Mises El factor de diseño equivalente de Von Mises es:

VME

pVME

YFD

σ=

En donde Yp es la tensión mínima de fluencia del acero del tubular afectado por los esfuerzos. Familia de Conexiones Tenaris para Tubing: La línea de conexiones Tenaris es utilizada por las más importantes empresas petroleras de todo el mundo. El diseño de esta gama de productos ha priorizado el concepto de uniones robustas, con hombros de torque, y que no requieran cuidados ni manipuleos especiales. Características de Rendimiento:

• Pasaje interior “flush”. • Eficiencia a la tracción del 100%. • Buen rendimiento frente a cargas de compresión elevadas. • Tensiones circunferenciales reducidas. • Resistencia al engrane. • Fácil reparación.

Beneficios en la Operación:

• Diseño robusto. • Fácil emboque. • Ausencia de cruce en el apriete. • Rápido enrosque. • Buena referencia de apriete, debido al hombro de torque. • Comportamiento consistente aún después de sobre-torque. • Mantiene sus prestaciones aún después de repetidos enrosques y desenrosques.

Unión TENARIS MS (TMS):

Conexión Tenaris MS: Unión con sello metal-metal. La eficiencia es equivalente a la del cuerpo del tubo. El pin esta maquinado sobre el cuerpo del tubo. La cupla tiene un tope de torque con ángulo negativo que energiza el sello.

Es una unión especial con cupla para “Casing” y “Tubing”, disponible en diámetros externos de 2 3/8” a 13 3/8” (60,3 a 339,7 mm). En la actualidad se la utiliza en muchos pozos críticos en el Mar del Norte y el Mar Adriático. Además de las características y beneficios exclusivos mencionados para la línea TENARIS, la TMS ofrece:

• Diseño hermético para altas presiones de gas. • Sello metal - metal. • Altas prestaciones en tubos de pared delgada y bajo peso métrico. • Diseño de rosca que protege al sello durante el emboque. • Unión que puede ser operada con equipos standard API para manipuleo de tuberías.

Esta unión fue ensayada satisfactoriamente a plena escala según procedimiento Shell SIPM EP2. Unión TENARIS MS 28 (TMS28): Esta conexión es el paso evolutivo a partir de la unión TMS. Fue diseñada originalmente para su uso en productos tubulares de Aleaciones Resistentes a la Corrosión (“CRA”). A causa de sus numerosas ventajas, fue posteriormente utilizada en tubos de baja aleación y al carbono. Esta unión pasó los más rigurosos procedimientos de ensayos a plena escala, incluyendo el Shell SIPM EP-92-0147 y el API RP 5C5 Clase 1. Se encuentra disponible en diámetros externos de 2 3/8” a 9 5/8” (60,3 a 244,5 mm).

Tenaris MS 28: Unión con sello metal-metal. Cumple los requerimientos de uso en pozos profundos y con H2S. Diseñada para fácil enrosque y torqueado. Gas tight aun con altas tensiones de carga. Diseñada para uso con aleaciones de acero especiales.

Además de las características y beneficios especiales mencionados para la línea TENARIS, la TMS28 ofrece:

• Diseño hermético para altas presiones de gas. • Altas prestaciones en tubos de pared delgada y bajo peso métrico. • Rosca con ángulo negativo. • Resistencia al “desenchufe”, aún con presión externa. • Diseño de rosca que protege al sello de daños que se pudieran producir durante el

emboque. • Tratamiento de superficie de rosca con aleaciones inoxidables y de níquel.

Unión Tenaris BLUE: TenarisBlue TM es la nueva tecnología en conexiones premium de Tenaris. Diseñada para ser utilizada en las operaciones actuales de producción de gas y petróleo, cada vez más complejas y sensibles al medio ambiente. Sus excelentes características de rendimiento total agregan valor otorgando mayor seguridad, disminución del tiempo de fallas y reducción de riesgos. TenarisBlue TM establece un nuevo parámetro para la tecnología en conexiones premium de alto rendimiento. • Diseño robusto para las condiciones de campo más exigentes, incluyendo aplicaciones de alta compresión y alto torque. • Óptima capacidad de sellado. Conserva su integridad en condiciones de carga combinada, especialmente en pozos de petróleo y gas de alta presión. • Opción sin grasa (Dópeles TM ) para una mayor protección ambiental. • Enrosque sencillo y rápido, con mínimo riesgo de en-grane o cruce de rosca.

• Recomendada para aceros al carbono o Aleaciones Resistentes a la Corrosión, en diámetros desde 2 3/8” a 13 3/8”.

El diseño exclusivo de TenarisBlue ofrece un rendimiento superior aún bajo las condiciones operativas más exigentes. Cumple con la aplicación de conexiones Nivel IV, conforme a la norma ISO 13679. Además, TenarisBlue TM ha sido diseñada para ser utilizada y reutilizada fácilmente, con fácil enchufe y enrosque/ desenrosque libre de engrane, así como para reducir el impacto ambiental al evitar la necesidad de utilizar rasa. Óptima capacidad de sellado: en condiciones de carga combinada, incluyendo tensión, compresión y flexión para presión interna y externa. Gran capacidad a compresión: la integridad estructural y la respuesta del sello se mantienen después de múltiples ciclos de alta tracción/compresión. Alta capacidad de sobretorque: especialmente apta para aplicaciones de liner donde se espera rotación de columna con compresión. Apretado rápido y seguro: las características de fácil enchufe y bajo engrane del di-seño de la rosca aseguran condiciones de apretado rápido y confiable para varias corridas. Especialmente diseñada para la opción sin grasa Dópeles TM : el sello y la rosca están especial-mente diseñados para ser utilizados sin grasa (Dópeles TM ) o con grasas secas y libres de metales, además de los compuestos para roscas estándares. Unión Tenaris PJD: Es una unión integral para “Tubing”, con rosca buttress modificada de alto comportamiento, y hermética para altas presiones de gas. Cuenta con crestas y raíces paralelas a la conicidad de la rosca y con un sello metal-metal en el extremo del “pin”. Se encuentra disponible en diámetros externos de 2 3/8” a 4 1/2” (60,3 a 114,3 mm). Además de muchas de las características asociadas con la línea de productos TENARIS, la unión PJD cuenta con un

diseño de rosca que protege al sello de eventuales daños durante el emboque, y una baja relación OD conexión / OD tubo.

Resistencia a la fatiga de la conexión Tenaris PJD: La excelente Resistencia a cargas dinámicas y alternativas de la PJD la convierte en un Producto muy confiable para utilizar como Workstring:

Otras uniones especiales fabricadas por TenarisSiderca: Uniones premium SEC

Shoulders pre-stressing helps toimprove fatigue resistance

TenarisSiderca SEC • Conexión sin recalque con cupla. • Sello metal-metal. • 100% de eficiencia a la tracción. • De fácil enrosque y rápido ajuste. • Hombro de torque con ángulo

negativo que asegura el sello. • Diámetro de cupla menor que los

equivalentes de conexiones API. SEC-FR. • De muy buena performance en

ambientes agrios (H2S) debido a menores tensiones en la cupla, por ser esta mas larga.

• Diseñada para ser usada con materiales resistentes a la corrosión (CRA).

Uniones Atlas Bradford:

Unión TC-II

Unión ST-L

Ensamble de columnas La conexión se realiza enroscando el pin con el box. Salvo algún caso particular, ambos pin y box están maquinados con una conicidad. De esta manera llegado a un punto de enrosque los filetes de pin y box están en contacto intimo. La aplicación de un torque de 50 pie-lb conduce a una posición definida por API como “apriete a mano”. Para las conexiones API, la conicidad es de ¾ pulg/pie, excepto para diámetros mayores de 16 pulgadas en rosca Buttress donde la conicidad es de 1 pulg/pie. El torque es afectado por la geometría de la rosca, la práctica de engrase y la práctica de enrosque. Cuando el pin avanza dentro del box por rotación, pasada la posición de enrosque a mano, se produce un aumento de la interferencia entre tubo y cupla debido a la conicidad. Esta acción de acuñamiento provoca expansión en la cupla y compresión en el pin, además de ser el origen de esfuerzos tangenciales y circunferenciales en ambos. Las reacciones determinan la presión de contacto entre los flancos del filete. Las presiones internas y externas tienen significativa influencia sobre los esfuerzos en pin y cupla. Así, la presión interna incrementa los esfuerzos circunferenciales de tensión en la cupla y decrece los esfuerzos circunferenciales de compresión en el pin. La presión externa actúa en sentido inverso. En las siguientes figuras, obtenidas por TenarisSiderca mediante el método de elementos finitos (FEA), se pueden observar las tensiones en cupla y pin originadas por el torque, torque más tensión y torque más tensión más presión interna.

Tensiones en la unión

De los estudios realizados aplicando análisis por elementos finitos (FEA) y ensayos de laboratorio de validación surge en muchos casos que las conexiones API están tensionadas por encima del límite de fluencia del material por el sólo efecto del torqueado. La situación se complica si además se adicionan los esfuerzos de tracción, compresión y flexión propios de un pozo horizontal. Por este motivo, las conexiones deben ser cuidadosamente estudiadas antes de decidir su bajada en este tipo de pozos. Dada la importancia que tiene el torque aplicado en la conexión, sobre el estado de tensiones que genera en los extremos iguales, es muy importante que la operación de apriete se realice adecuadamente y respetando los valores recomendados por el API. Para el caso de conexiones propietarias, se deben respetar los valores de torque que recomienda el fabricante. Las uniones API 8 Rd se ajustan por torque-posición. Los valores se pueden encontrar en API RP 5C1 y 5B. Para las roscas Buttress, el valor nominal del torque está determinado por la posición donde el extremo de la cupla llega a la base del triángulo marcado en el pin. Los valores de torque API están dados teniendo en cuenta el uso de grasa de acuerdo al API Bull 5A2. Para las Conexiones Premium con hombro de torque, el gráfico de torque vs. posición es distinto. En la siguiente figura se observa el caso de una conexión con hombro de torque.

Obsérvese el abrupto incremento del torque cuando se llega al hombro de torque.

Gráfico típico de enrosque para conexión “Premium”

Recomendaciones para la instalación de columnas Los principales aspectos a tener en cuenta en la operación de bajada en pozos horizontales y/o desviados son los siguientes: • La inadecuada limpieza del pozo puede llegar a ser uno de los problemas más graves, en los

pozos de gran ángulo, que dificulten la bajada del Casing. Cuando la capacidad de acarreo del fluido de perforación no es la adecuada, el cutting se acumula en el lado bajo del pozo. Si el Casing es bajado en estas condiciones empujará al cutting hasta una determinada profundidad aprisionándose luego. Este puede ser un inconveniente muy serio, ya que si el pozo es de gran ángulo, la fuerza de arrastre puede legar a ser superior a la resistencia a los esfuerzos que puede soportar el Casing. Los factores más importantes que afectan la capacidad de acarreo del fluido de perforación son: ángulo del pozo, velocidad anular, viscosidad del fluido, densidad, velocidad de caída del cutting y geometría de las partículas.

• El desalineamiento de la conexión durante el enrosque es la causa más común de daño en las

uniones. La manera de evitarlo es teniendo correctamente alineado el aparejo con la boca de pozo y utilizando guía durante la operación de bajada de la tubería.

• El torque es la segunda causa más común de daño de las conexiones. Es de gran ayuda la

utilización de un equipo que grafique torque en función de las vueltas en cada una de las conexiones ajustadas. Es aconsejable también que el torquímetro se calibre periódicamente dejando constancia en el equipo de la fecha de la última calibración y cuando debe realizarse la próxima. En el torque tiene gran influencia la grasa utilizada.

• En todos los casos se deberá utilizar la grasa recomendada por el fabricante de la conexión.

En caso de que se utilice otro compuesto, se deberá pedir al fabricante de éste que proporcione el coeficiente de corrección a aplicar al valor del torque.

• La tercera causa más común de daño de las roscas es la velocidad de enrosque. La tendencia

del sobretorque aumenta a medida que la velocidad de enrosque es mayor. El API en su RP 5C1 recomienda no utilizar más de 25 RPM. Para uniones Premium es aconsejable usar velocidades de enrosque entre 5 RPM y 15 RPM como máximo.

• Es recomendable la inspección visual en los caballetes del equipo de todas las roscas tanto

pin como box antes de bajarlas al pozo.

• Para las conexiones Premium con sello metal-metal se deberá utilizar guía de enchufe para evitar el daño del sello.

• Se deberán utilizar elevadores de mordazas. Con esto se evitará el golpe del elevador en el

extremo del tubo si es que este baja en caída libre. Si el tubo tiene cupla, el golpe puede originar el desprendimiento de la misma y si la unión es integral, se puede abrir el elevador. Es recomendable además que las mordazas tengan insertos de alta densidad para lograr una mejor distribución de esfuerzos. Esto es importante en pozos con problemas de corrosión.

Productos para aplicaciones especiales Siderglass Tubing interno - externo: Sistema de encamisado interno de tuberías para protección contra la corrosión. Siderglass es un producto desarrollado especialmente para uso en ambientes corrosivos, de rápida instalación, que además brinda excelentes propiedades mecánicas. El sistema Siderglass se utiliza en tuberías de producción o inyección de agua. Mediante es te sistema, el tubo de acero es encamisado internamente con un liner de epoxi/fibra de vidrio, combinando así la gran resistencia mecánica del tubo de acero con la resistencia a la corrosión del tubo interior. Aplicaciones: • Tubing para pozos inyectores de agua de purga, pozos de inyección selectiva, pozos

productores con bombeo electrosumergibles, productores con presencia de CO2 y H2S.

Características Principales:

• El espacio anular entre tubo externo e interno esta completamente lleno con cemento especial.

• La unión entre tubos esta especialmente diseñada de manera de lograr la continuidad del liner interno.

• El anillo de sello protector esta diseñado de un material especial con soporte de acero inoxidable, que se adapta en el espacio entre roscas actuando como barrera ante la corrosión

Ventajas:

• Alta resistencia mecánica a la tracción, que facilita la fijación de herramientas. • Resiste altas presiones de operación. • De fácil y rápida instalación. • Permite sucesivos enrosques y desenrosques sin dañarse. • Elimina los problemas de estiramiento y desenrosque en operación.

• Protección interna total y confiable. • Se instala en uniones regulares API 8 Rd o Premiums.

El proceso Siderglass se inicia al colocar el tubo de epoxi reforzado con fibra de vidrio dentro del tubo de acero. El espacio anular entre el tubo epoxi y el de acero es completamente llenado con cemento especial aplicado a presión. Las terminaciones de los extremos del tubo epoxi se realizan mediante la aplicación de insertos del mismo material. Esto asegura un buen contacto entre el anillo interno y el tubo. El anillo de sello protector es de un material especial que permite elasticidad, resistencia y buen sello.

Protección externa Siderglass: Realizada en epoxi/fibra de vidrio, protege al tubo externamente en los ambientes corrosivos. Permite trabajar a las presiones estipuladas para el tubo de acero y con un rango de temperaturas de - 30 °C y 150 °C (*) Anillo de Sello Protector: Asegura la continuidad de la protección externa. Pin tipo API 8 Rd: La protección externa Siderglass

se extiende hasta la zona a ocupar por el anillo de protección externa, esto asegura la continuidad de la protección mediante la compresión del anillo en el enrosque. Box tipo API 8 Rd: La protección externa Siderglass en el box se extiende hasta la cara de la cupla, asegurando la continuidad de la protección mediante la compresión del anillo externo. (*) Temperaturas > 120 °C contactar Servicio Técnico TenarisSiderca

Tubing de Doble pared:

TenarisSiderca ha desarrollado una tubería especial de doble pared para aplicaciones en recuperación de petróleo de alta viscosidad mediante inyección de vapor o también para la producción de petróleo con menor pérdida de temperatura desde fondo a boca de pozo. El tubo externo de acero puede confeccionarse en diámetros de 4 ½” o 3 ½”, mientras que el tubo interno o liner conductor es de 2 3/8”. El espacio anular entre ambos tubos está relleno con un material especial sobre la base de fibra cerámica.

Los prototipos se ensayaron con vapor inyectado a alta temperatura. Alcanzado el régimen térmico durante el ensayo, la temperatura del liner interno alcanzaba los 350° C, el Tubing rondaba los 50°C, lo que se traduce en una eficacia superior al 90 %.

Ensayo de Laboratorio a Plena Escala:

Tabla de Selección de Uniones de Tubing

Selección UnionesTubing

Tubing de aceroalcarbono Tubing deaceroespecialTenaris MS 28

SEC GR

Tubing conrecubrimiento

Productoroil

Inyectorgas

Inyectoragua

p> 3500psi

Productorgas

TMS CBRTS-8RTS-6

Si

No

TubingSiderglass

Oil

API EUE

Alternativasp>3500 psi

TBLAMSSEC

Produccìón Workstring

Gas Dual

TBLTMSSEC

TBL scTMS sc

(Huelgo> 3/4”)

PJDSLH 90

TMS XT(CsgDrill)

Inyectorde Vapor

TubingTDP