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Casing Design & Seat
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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
33
Programa de Cáculo - StrechCheck
34
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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