2 CUÑAS

CUÑAS PARA CUÑAS PARA TUBULARESTUBULARES

REACCION Normal

FUERZAS EN UNA CUÑAFUERZAS EN UNA CUÑA

COMPRESION(Comprime el tubular)

Reaccion = Peso porHincado de mordazas

PESOPESO

FUERZAS EN UNA CUÑAFUERZAS EN UNA CUÑA

ConConicidad de la cuña y del bujeicidad de la cuña y del buje::

4” por pie de longitud (12”) = 1 : 3

lo que da un ángulo de 9º 27’45”)

PESO

Esfuerzo VERTICALAl

tura d

e la C

uña (

Mord

azas

)

0COMPRESION

Esfuerzo RADIALEsfuerzo RADIAL

0

ESFUERZOS (Varco)ESFUERZOS (Varco)En el área de contacto de las mordazas

Zona mayor desgaste

Las cuñas se hincan en el tuboLas cuñas se hincan en el tubo segunsegun el el peso (peso (y y condiciones condiciones dde juegos, estado de e juegos, estado de mordazas, etc.)mordazas, etc.)

Se puede utilizar unaSe puede utilizar una constante de cálculo constante de cálculo para determinar si las cuñas son las para determinar si las cuñas son las correctas para el peso a soportar:correctas para el peso a soportar:

SSe calcula de la siguiente manera:e calcula de la siguiente manera:

CAPACIDADCAPACIDAD DE CUÑASDE CUÑAS

Un peso acuñado se traduce en un esfuerzo de tension, y como resultado unacompresion , el resultado es una funcion de los diametros, coef. de friccion de bujes, etc.Hay una ecuacion ( Casner), que da una constante , relacion de esas tensiones, y que fue tabulada para distintos diametros y largos de cuñas, asumiento un coef. de friccion entre la cuña y los bujes = 0.8

CAPACIDADCAPACIDAD DE CUÑASDE CUÑAS

Constante de compresion de cuñas : CcConstante de compresion de cuñas : Cc

Constante de CasnerConstante de Casner

Diam. Nom. Largo cuna

La carga maxima esperable sobre las cuñas es el maximo peso de la columna de tubulares en el pozo, y la maxima carga de trabajo acuñado para ese tubular es:MMtension adm.tension adm. x x FFt t < < M M WLWL x x Cc Cc

Por ejemplo, una barra G, @ P , 4 ½”, con una cuña de 12”, cargada con 100 ton :M WL x Cc = 100 x 1.52 = 152 ton = 334.000 lbs.Mtension adm.x Ft = 364.000 lbsx 0.9 = 327.000 lbs

327000 < 334.000 , por tanto NO VERIFICANO VERIFICA

HINCADO DE CUÑASHINCADO DE CUÑAS

La carga maxima esperable sobre las cuñas es mayor, si se considera un aprisionamiento, y se utiliza el MOP, en este caso es aplicable:MOP (disp Acuñado) > M WL x (Cc -1)Por ejemplo, una barra de G, @ P , 4 ½”, con una cuña de 16”, cargada con 160.000 lbs :M WL x (Cc-1) = 160000 x (1.37-1) = 60.000 lbs.MOP del sondeo = (Mtension adm.x Ft ) - M WL =MOP del sondeo = (364.000 x 0,9)- 160.000 =167.000 MOP del sondeo : 167.000 > 60.000 : VERIFICAVERIFICA

HINCADO DE CUÑASHINCADO DE CUÑAS

• Manuales • Automáticas: son operadas por el

maquinista, accionadas por sistemas neumáticos o hidráulicos

Tipos de cuñasTipos de cuñas

La ventaja de las cuñas automáticas es que: • No hay personal operando, con la

consiguiente disminución de riesgo• Son de operación más veloz

Son normales en WO y Service, en Son normales en WO y Service, en Perforación no son frecuentes.Perforación no son frecuentes.

Usos y ventajasUsos y ventajas

Se diferencian según el tubular a acuñar:

• Cuñas para barras• Cuñas para tubing

• Cuñas para portamechas• Cuñas para casing

En algunos diámetros son utilizables para ambos tubulares

Cuñas manualesCuñas manuales

• Son las del tipo Varco o Joy (Baash Ross) • Constan de 3 cuerpos, que no son igualesno son iguales• En cada cuerpo están colocados insertos

o mordazas, en cantidad según marca y largo.

Cuñas manuales para barras (o tubing)Cuñas manuales para barras (o tubing)

Cuerpos central y laterales con pernos de articulación

Insertos curvos según el tubular a acuñar

Largos:

SDXL = SDU =16”

SDS = DU = 12”

Se designan por el máximo diámetro y el diámetro con que están armadas

5 ½ X 5

4 ½ X 3 ½

Insertos curvos según el tubular a acuñar.

Se “clavan” en el tubo, por tanto deben estar parejos para distribuir la carga e hincarse de la misma manera.

Si la coliza donde se alojan no está pareja o la espaldera está gastada, pasa lo que vemos en la foto siguiente.

InsertosInsertos

Observar la diferencia de impronta entre dos

insertos o entre filas de dientes de un mismo

inserto-hay una falla en la cuña o en el buje.

Las de 12” están acotadas a equipos de baja capacidad o cuando se maneja poco peso de la sarta y con bujes maestros cortos. (con cuadrante).Las de 16” son para pesos de sarta mayores – se usan con bujes extendidos.No hay una determinación de cuál usar hasta qué rango de carga, todo depende del diámetro del tubular y del estado. USAR Cte. Compresion para verificar.Hay una costumbre: 12” en WO – 16” en perf.

Usos de cuñas 12”y 16”Usos de cuñas 12”y 16”

• Son tipo Varco o Joy • Constan de varios segmentos o cuerpos• Los intermedios son simétricos, con tres

manijas para operación• En cada cuerpo están los insertos o

mordazas, que pueden ser enterizos o de “botones” (según el modelo)

Cuñas manuales para PMCuñas manuales para PM

Atención: se deben cambiar los botones, son distintos para cada rango

Cuña tipo Varco Cuña tipo Varco

Con insertos tipo botón

Se cambia el rango agregando segmentos

Atención: en rango 5 ½-11” usa los mismos insertos

Cuña tipo JOY “C”Cuña tipo JOY “C”

Cuña con insertos tipo enterizos

Hay que cambiar segmentos porque son distintos

•• ¿Porqué la cuña para PM tiene varios segmentos ¿Porqué la cuña para PM tiene varios segmentos en lugar de solo 3 como la de barras?en lugar de solo 3 como la de barras?

• Dentro de un mismo rango de portamechas de medida nominal, hay variaciones en el diámetro que no se podrían absorber sin varios segmentos que se “acomoden” a los distintos diámetros. Ejemplo: una columna de PM de 6 ½” nominal puede tener portamechas desde 6 1/8” hasta 6 1/2”, es decir 3/8” de diferencia, que una cuña de 3 segmentos no puede asimilar.

Cuñas de PM: segmentosCuñas de PM: segmentos

• Son del tipo Varco o Joy (Baash Ross) • Constan de varios segmentos o cuerpos.

Los intermedios son simétricos, con tres manijas para operación, y en cada cuerpo están los insertos o mordazas, que pueden ser enterizos o de “botones” según el modelo

• SON SIMILARES A LAS DE PM, y a veces se usan cambiadas, pero es incorrecto.

CuñasCuñas manuales para casingmanuales para casing

Cuña tipo Varco (cms-xl) con insertos tipo botón

Se cambia el diámetro del casing agregando segmentos

Pero se deben cambiar los botones: son distintos para cada diámetro de CSG- EN ESTE CASO EL DAÑO ES GRAVE.....

CuñasCuñas parapara casingcasing

• Similar al de cuñas en un buje maestro, sólo que el alojamiento para la cuña lo provee una mesa independiente, que puede colocarse sobre la SE del equipo

• Se utiliza : Cuando el diámetro de la mesa del equipo no admite bujes o bowls, para ese diámetro de casing. Típico : Mesas de 17 ½” en las que se debe entubar 13 3/8” –

• Tambien en caso que no hay juegos de bowls para entubar para esa mesa

MesasMesas--cuñas manualescuñas manuales

• Las más conocidas para casing son las Baash Ross y los spider BJ (que pueden operar como automáticas)

• Las B.Ross van en rangos desde 10 ¾” a 36”. Cada mesa tiene un rango determinado. Las más comunes van de 10 ¾ a 13 3/8

MesasMesas--cuñas manualescuñas manuales

BowlsBujes sustitutos con manijas de extracción y trabas

Cuñas “UC” (Joy)

Spider BJ que pueden operar tanto en forma manual como automática:

• Nominales: van en rangos desde 4 ½” a 13 3/8 en 350 ton, y desde 12 ¾” hasta 24 ½” en 500 ton

• Tienen juegos de cuñas para cada diámetro de casing a entubar

Cuñas automáticasCuñas automáticas para casingpara casing

Se usan como mesa o elevador, agregando la campana centralizadora- Accionamiento neumático a distancia.

• Las manuales más conocidas para tubing son las Cavins y BJ. Las Mission son obsoletas, hay varias marcas y modelos, todos similares.

• Se usan en los pulling, que no tienen subestructura donde operar con cuñas automaticas.

• Van desde 2 3/8” a 3 ½”• Se cambian las cuñas (y/o los insertos en

algunas), según el diámetro del tubing.

MesasMesas--cuñas para tubingcuñas para tubing

Cavins

• Prácticamente sólo se usan cuñas automáticas para tubing en los WO y para casing en las entubaciones en perforación

• Cuñas para barras: existen varias, entre ellas las Cavins mod. F (hasta 8 5/8”) y mod. G (hasta 13 3/8”). No son usuales.No son usuales.

• Cuñas para tubing: hay muchas marcas y modelos (Cavins, BJ, etc). Son similares.

• Cuñas para casing: son las mesas cuñas tipo BJ spider, neumáticas.

Cuñas automáticasCuñas automáticas

• Accionamiento neumático o hidráulico.• Normalmente un cilindro actuador, al darle

presión hidráulica o neumática, acciona un sistema de levas, que levanta o baja los segmentos de la cuña articulados a un brazo.

• Las cuñas operan en un cono de asiento idéntico al de las mesa cuña manuales.

Cuñas automáticasCuñas automáticas--accionamientoaccionamiento

Ventajas:• Seguridad del personal: no hay operarios

manejando las cuñas.• Velocidad: son más rápidas.

Desventajas:• Mayor mantenimiento.• Mayor posibilidad de falla mecánica.• Mayor posibilidad de falla operativa.

Cuñas automáticas de tubingCuñas automáticas de tubing

Centralizador

Sistema articulado

Actuador neumático

Pernos de apertura

BJ

•• Cuerpos o insertos equivocadosCuerpos o insertos equivocados•• Frenar la bajada con las cuñasFrenar la bajada con las cuñas•• Insertos mezclados (ahorro $$ ) Insertos mezclados (ahorro $$ ) •• BujesBujes gastadosgastados•• Cuñas desgastadasCuñas desgastadas

Malas practicas con cuñasMalas practicas con cuñas

luz

1 32

Cuñas sobre diámetro erradoCuñas sobre diámetro errado

Excesivacarga sobrela mesa Rotary

Deformación ydaño en el tubo abajo.

Frenado con la cuñaFrenado con la cuña

Estricción y daño en el tubo arriba

C

U

Ñ

A

T

U

B

O

Esfuerzo concentrado,Esfuerzo concentrado,las puntas se las puntas se clavan clavan excesivamenteexcesivamenteen en el el tubotubo

No hacen contacto,No hacen contacto,(no toman carga)(no toman carga)

El gran esfuerzo El gran esfuerzo daña el alojamientodaña el alojamiento(respaldo) en la cuña(respaldo) en la cuña

NUEVA

NUEVA

GASTADAS

Mezcla de mordazas de cuñasMezcla de mordazas de cuñas

Dobladurasy fisuras

"Cuello de Botella"y marcas en el tubo

Sin respaldo

Buje y mesaBuje y mesa gastadosgastados

Gastados o vencidos

Fisuras en los refuerzos

Bujes gastados

Fisuras en las espalderas

Gastados o vencidos

Área de contacto reducida

Defectos de cuñasDefectos de cuñas

Las cuñas, manuales o automáticas pueden presentar desgaste en:

• En insertos gastados (o equivocados)• En frente y “espaldera” de los

segmentos• Juegos excesivos en articulaciones

(entre segmentos o de accionamiento)• Huelgo excesivo (> 3.2 mm) en el

alojamiento de los insertos

Desgaste de las cuñasDesgaste de las cuñas

Hay maneras de verificar el desgaste:• Verificación general usando el sistema de

papel en el tubular• Verificaciones adicionales de rectitud de

los planos de asiento y del de mordazas• Verificación de juegos en colizas de

insertos y en articulaciones

Desgaste de las cuñasDesgaste de las cuñas

Limpiar una sección del tubular de unos 70 cm de largo

• Envolver el tubo, con dos papeles con un carbónico intermedio, o papel españa, sostenido por cinta adhesiva al tubular –(es usual utilizar hoja del registrador)

• Asentar las cuñas sobre el papel a velocidad normal

• Observar que la impresión sea pareja. Si no lo es, reemplazar insertos, o cambiar la cuña.

Test Test concon papel carbónicopapel carbónico

Si hay marcas solo en la parte superior, están gastados los bujes

Contacto parcial en una zona, y en otra no. Las cuñas están gastadas o está mal el inserto o el cuerpo para ese diámetro

Planos gastados o doblados

Verificacion espalderaVerificacion espaldera

Huelgo excesivo entre perno y alojamientoMax: 1/8” a Max: 1/8” a 33//1616””

JuegosJuegos

Max.: 1/8”

JuegosJuegos

• LAS CIAS DE INSPECCION REALIZAN ESTA TAREA, BASADOS EN LA NORMA API RP 8B Version 1978 , ya que la version 1998 NO LAS INCLUYE.

• En la inspeccion, se verifican fisuras o indicaciones relevantes bajo los metodos tradicionales de particulas secas o humedas, y DEBIERAN determinarse los desgastes, para lo cual es necesario conocer las medidas nominales, que en gral. no estan al alcance de los operadores de inspeccion.

• Se basan mucho en el criterio, lo que no es obviamente exacto.

INSPECCIONES NDTINSPECCIONES NDT

• REPORTES DE INSPECCION:

• Faltan datos de medicion• Tiene un dato de CAPACIDAD,

que no lo da ningun manual ¡¡¡¡¡

• Se identifican con:• XXX – Cia• YYY – Inic. operador• NNNN – Numero insp.• Mes y año

•• TVA JM 0128 06 05TVA JM 0128 06 05

• Los reportes de inspeccion, se van corrigiendo, se han introducido algunas modificaciones, sin embargo, todavia queda que las Cias. de inspeccion chequeen en profundidad , cuando se hacen reparaciones con soldadura.

• Las reparaciones con cualquier electrodo sin los tratamientos termicos, lo que hace es solo “disfrazar” la fisura para que no la detecte el operador- Se debe reparar bajo cond. especiales de temp. , aporte, trat. termico, etc.

INSPECCIONES NDTINSPECCIONES NDT

Cuñas manuales en general:Controlar el estado general. Ver desgastes y juegos en las articulaciones y colizas. Verificar documentacion de la inspección.

• Hacer test con una carta del record-graph o con un papel y carbónico para ver como “muerde”. Cambiar insertos si no es correcto.

•• Controlar la cantidad de segmentos y Controlar la cantidad de segmentos y los los números de insertosnúmeros de insertos, verificando , verificando que sean los correctos para el rango o que sean los correctos para el rango o tubular utilizado.tubular utilizado.

EN EL EQUIPOEN EL EQUIPO

Cuñas automáticas :• Controlar el estado general. • Ver desgastes en cono de asiento y

espalderas de cuñas. Verificar la inspección.

• Verificar que los insertos correspondan al diámetro del tubing y que estén en condiciones.

• Verificar accionamiento neumático, estado de mangueras, etc.

EN EL EQUIPO:EN EL EQUIPO:

Spiders de casing: •Controlar el estado general. Ver desgastes en cono de asiento y espalderas de los conjuntos portamordazas - Verificar la inspección.• Controlar desgastes en las articulaciones de los accionamientos (juego y estado).•• Verificar que los insertos correspondan al Verificar que los insertos correspondan al diámetro del diámetro del casing y AL MODELO DE casing y AL MODELO DE SPIDER…SPIDER…

EN EL EQUIPO:EN EL EQUIPO:

• El mal estado de cuñas provoca daños en los tubos , los casings y otras herramientas , con la posibilidad de lavaduras o pescas, con el costo y los riesgos consiguientes.-

• Pueden provocar accidentes personalesaccidentes personalesAunque no es un elemento de fuerza directa, es como todo elemento en la Sub estructura, peligroso, si no está en peligroso, si no está en condicionescondiciones

Riesgos de las cuñas defectuosasRiesgos de las cuñas defectuosas

• Usar siempre Cuñas largas en perforación, acorde con los bujes de 16” Especificardiámetros de tubulares a utilizar, y tener un juego de cuñas UNA MEDIDA MAYOR nominal –P.ej . 5 x 4 ½ - 5 ½ x 5 -

• Especificar cuñas para PM en los rangos a utilizar independientes para cada rango.

• Especificar cuñas de casing para los diámetros a entubar.

• Especificar Spiders, Capacidad y sets de cuñas de los diámetros a entubar.

ESPECIFICACIONES y USOSESPECIFICACIONES y USOS

• En casos de cuñas reparadas, TENER EL PROTOCOLO DE LA REPARACIONadjunto a la inspección.

•• Determinar si no lo hace el contrato , Determinar si no lo hace el contrato , TIEMPOSTIEMPOS DE INSPECCIONESDE INSPECCIONES, de acuerdo a las normas de la empresa

• Deben especificarse las cargas maximas de operación, para evitar inconvenientes posteriores.

ESPECIFICACIONES Y USOSESPECIFICACIONES Y USOS

Revisemos las cuñas necesarias para un determinado pozo , suponiendo:

775 ft PM 6 ¼ - 83# = 64.325180 ft HW 4 ½ - 41# = 7.3803280 ft DP - 18.37 # = 60.2545605 ft DP - 18.79 # = 105.318Ff = 0.835 237.277 x 0.835 =

198.126 lbs-

Ejemplo de cálculo de cuñasEjemplo de cálculo de cuñas

Constante de compresion de cuñas : CcConstante de compresion de cuñas : Cc

Recordemos :Recordemos :

P total = 198.126 lbs-


Mtension adm.x Ft < M WL x Cc

Por ejemplo, si usamos G, @ 2 , 4 ½”, con una cuña de 12”, cargada con 198.126 lbs :

M WL x Cc = 198.126 x 1.52 = 301.151 lbs.

Mtension adm.= 316.080 lbsx 0.9 = 284.472

284.472 < 301.151, por tanto NO VERIFICANO VERIFICA

Con una cuña de 16”, cargada con 198.126 lbs :

M WL x Cc = 198.126 x 1.37 = 271.432 lbs.

Mtension adm.= 316.080 lbsx 0.9 = 284.472

284.472 > 271.432, por tanto VERIFICA OK, es VERIFICA OK, es decir que: decir que:

Deben especificarse una(dos) cuñas de 16” Deben especificarse una(dos) cuñas de 16” nominal 5” armada con 4 ½” nominal 5” armada con 4 ½” ––


El mantenimiento puede reducirse a unos pocos puntos:

1.- ENGRASE, ENGRASE, ENGRASE

2.- Cambiar SIEMPRE todas las mordazas.

3.- Chequear REGULARMENTE los juegos y estado general.

4.- Usar MANIJAS ORIGINALES.....

5.- Manipular las cuñas con mayor cuidado y guardar en lugares fuera de otras cargas....

MANTENIMIENTOMANTENIMIENTO

DEL MANUAL ENSIGN MASTER DRILLER:DEL MANUAL ENSIGN MASTER DRILLER:

PRECAUCION:PRECAUCION:

NO DEBEN MODIFICARSE NO DEBEN MODIFICARSE LAS CUÑAS NI LAS CUÑAS NI REPARARSE FUERA DE LAS ESPECIF. REPARARSE FUERA DE LAS ESPECIF. DEL FABRICANTE.DEL FABRICANTE.

Cuando no se usen, deben dejarse cerca Cuando no se usen, deben dejarse cerca de la mesa rotary, al alcance del turno, de la mesa rotary, al alcance del turno, limpias y en condiciones.limpias y en condiciones.


DEL MANUAL ENSIGN MASTER DRILLER:DEL MANUAL ENSIGN MASTER DRILLER:Antes de cada maniobra:Antes de cada maniobra:

Asegurarse que corrsponden al tubular.Asegurarse que corrsponden al tubular.

Inspeccionar las mordazas, Inspeccionar las mordazas, si aparentan si aparentan desgaste y duda, haga el test del papel.desgaste y duda, haga el test del papel.

Engrasar las espalderas y el interior del buje Engrasar las espalderas y el interior del buje maestro con grasa de barras maestro con grasa de barras –– Repetir esta Repetir esta operación frecuentemente durante la maniobra.operación frecuentemente durante la maniobra.

Aplicar aceite SAE 30 en los pernos de bisagras.Aplicar aceite SAE 30 en los pernos de bisagras.


Despues de cada maniobra:Despues de cada maniobra:

Limpiar las cuñas con agua a presión.Limpiar las cuñas con agua a presión.

Chequear el desgaste de los pernos, esto se nota Chequear el desgaste de los pernos, esto se nota cuando la cuña NO SE FORMA cuando la cuña NO SE FORMA CORRECTAMENTE AL DEJARLA VERTICAL EN CORRECTAMENTE AL DEJARLA VERTICAL EN EL PISO....EL PISO....

Revisar espalderas, manijas, bulones, etc. y Revisar espalderas, manijas, bulones, etc. y reacondicionar si es necesario.reacondicionar si es necesario.

Engrasar las espalderas y el interior del buje Engrasar las espalderas y el interior del buje maestro con grasa de barrasmaestro con grasa de barras

Aplicar aceite SAE 30 en los pernos de bisagras.Aplicar aceite SAE 30 en los pernos de bisagras.


MENSUALMENTE, O CON LA RUTINA DEL BUJE:MENSUALMENTE, O CON LA RUTINA DEL BUJE:

Efectuar el test del papel Efectuar el test del papel –– Si hay fallas, hacer el Si hay fallas, hacer el test con una cuña nueva o en condiciones test con una cuña nueva o en condiciones –– Si Si tambien en este caso hay fallas, el problema es tambien en este caso hay fallas, el problema es del buje maestro o la mesa del buje maestro o la mesa –– Revisar estos. Si no, Revisar estos. Si no, cambiar el juego COMPLETO DE MORDAZAS y cambiar el juego COMPLETO DE MORDAZAS y rechequear. rechequear.


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