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pozos termicos
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ESFUERZOS, PROBLEMAS Y COMPLETAMIENTO DE POZOS
TRMICOS
Mtodos de recobro
Camila Andrea Romero Sierra 2102392Carlos Andrs Snchez Snchez 2104673Mayerly Durn Camargo 2102359
Grupo D1.1015/09/15
1. Esfuerzos
2. Causas de las fallas en pozos trmicos
3. Diseo del completamiento
4. Tecnologas usadas
5. Conclusiones
Tabla de contenido
Recuperacin trmica
Introduccin
, Sor , Eficiencia Areal
Inyeccin cclica de vapor
Inyeccin continua de vapor
Drenaje asistido por gravedad (SAGD)
Combustin in situ
Fuente: La importancia del crudo pesado, Olfield Review, 2006.
LIMITADO POR ESFUERZOS TRMICOS
Introduccin
POZOS TRMICOS POZOS NO TRMICOS
Mayor grado de tubera Grado normal de tubera
Uniones largas Uniones cortas
Tipo de rosca cuadrada Tipo de rosca triangular
Cemento especial con aditivos
Cemento normal
Compresin
Tensin
Fuente: Autores
1. Esfuerzos
Flexin
Cizalladura
Punto de Cedencia
Fuente: Autores.
1. Grfica Esfuerzo- DeformacinEs
fue
rzo
DeformacinRegin Elstica
Regin Plstica
Fractura
Regin Elstica
Deformacin restaurable.
Modulo de Young (E)E Rigidez del material
Regin Plstica
Deformacinpermanente
Endurecimiento por deformacin
Estriccin
Fuente: Autores.
1. Relacin Grados de tubera
GradoCedenciamnima
Cedenciamxima
J-55 55 000 60 000
N-80 80 000 95 000
T-95 95 000 105 000
P-110 110 000 125 000
Cedenciamnima
Esfu
erz
o
Deformacin
Cedenciamxima
1. Cambios en la temperatura
2. Eleccin inadecuada del revestimiento
3. Calidad pobre de cementacin
4. Aislamiento trmico poco efectivo
5. Arenamiento
2. Causas de las fallas en pozos trmicos
0Ten
si
nC
om
pre
si
n
Esfu
erzo
TTM
Temperatura de la formacin
2.1 Cambios en la Temperatura
Fuente: Autores.
El grado de la tubera no es el adecuado
Resistencia a los esfuerzos
No soporta la dilatacin y/o restauracin de la tubera
TensinCompresin
2.2 Eleccin inadecuada del revestimiento
2.3 Calidad pobre de cementacin
Esfuerzos trmicos
Compresin (Calienta)
Tensin (Enfra)
Resistencia a la Compresin
Resistencia a la Tensin
(E) formacin
(E) formacin
Resistencia del Cemento
http://www.rabe-web.com/prod_cementos_lomanegra.asp
2.3 Calidad pobre de cementacin
T > 230 F
Perdida de la resistencia del
cemento
Pandeo o Buckling
Fuente: Autores
Tuberas aisladas Empaques trmicos
http://www.cstl.ca/products/vacuum-insulated-tubing-vit/
Fuente: Autores
2.4 Aislamiento trmico poco efectivo
Fuente: Autores
2.5 Arenamiento
Se debe a: Formaciones someras Temperatura del vapor
inyectado
Cementacinrevestimiento formacin
Deformacin transferida al revestimiento
Deslizamiento relativo, friccin en revestimiento
Debe disearse teniendo encuenta los esfuerzos trmicosgenerados por las altastemperaturas.
Efecto de la temperatura sobre el revestimiento.
Cementacin. Aislamiento trmico de los
pozos. Equipo de fondo:
empaquetamiento con grava.
Fuente: Autores
Revestimiento
Fluido aislante o aire
Empaquetamiento con grava
Empaque trmico
Juntas de expansin
Cemento trmico
Tubera aislada
3. Diseo del completamiento
1. Eleccin del revestimiento
2. Cementacin
3. Liner ranurado y empaque con grava
4. Aislantes y empaques trmicos
5. Uso de juntas de expansin
3. Diseo del completamiento
3.1 Eleccin del revestimiento
Fuente: Thermal Well Casing Failure Analysis, SPE 36143, 1996.
Esfuerzo trmico
S =
S = 203
= 29 106 psi
Donde:: coeficiente de expansin trmica, 1/F.T: incremento de la temperatura del revestimiento, F.E: modulo de elasticidad, psi.S: esfuerzo, psi.
Elongacin trmica
=
= 7 106 1/F
Donde:: coeficiente de expansin trmica, 1/F.T: incremento de la temperatura del revestimiento, F.L: longitud del revestimiento, ft.L: expansin lineal, ft.
Ejemplo prctico
S = 203
Longitud del revestimiento = 1500 piesT = 400FPresin= 1200 psiRevestimiento disponible = N-80
S = 203(400)
=
Grado APIYield Strenght
(min), psi
H-40 40.000
J-55 55.000
K-55 55.000
C-75 75.000
L-80 80.000
N-80 80.000
C-90 90.000
C-95 95.000
P-105 105.000
P-110 110.000
3.1 Eleccin del revestimiento
=
= 7 106(400)(1500 )
= ,
Esfuerzo trmico:
Elongacin trmica:
3.1 Eleccin del revestimiento
Recomendaciones generales para conexiones de revestimiento en pozos trmicos:
Tener una resistencia mayor o igual al cuerpo de la tubera.
Proporcionar un sellado adecuado bajo las condiciones trmicas previstas.
La seleccin de un adecuado componente roscado es una parte integral del diseo de conexin y debe corresponder correctamente con el tipo de conexin seleccionado.
Conexiones del revestimiento
3.1 Eleccin del revestimiento
Tipos de conexiones
Conexin roscada API-RoundLTC Y STC
Conexin roscada API-ButtressBTC
Fuente: Analysis of Casing Connections Subjected to Thermal Cycle Loading , SIMULIA Costumer Conference, 2010.
Incremento de temperatura permisible en los acoples
Tipo de acopleIncremento de
temperatura, F
J55 LTC 235
N80 LTC 340
N80 BTC 445
Fuente: Thermal Well Casing Failure Analysis, SPE 36143, 1996.
3.1 Eleccin del revestimiento
API Roscas 8RD
Tipos de roscado
3.1 Eleccin del revestimiento
API Roscas Buttress
Fuente: www.tenaris tavsa.com
3.2 Cementacin
Eleccin adecuada del cemento y realizacin de prcticas de cementacin apropiadas
Bajos topes de cemento
Pobre cementacin
Retrogresin del cemento
Elongacin trmica y pandeo del revestimiento
3.2 Cementacin
Clase de cemento Profundidad, Ft Temperatura, F
A Sup-6000 170
B Sup-6000 170
C Sup-6000 170
D 6000-10000 230
E 10000-14000 290
F 10000-16000 320
G y H Sup-8000 200
Clases de cemento segn el API
Fuente: Modulo I: Cementos petroleros y sus propiedades, 2011.
3.2 Cementacin
Consideraciones para el diseo de cementacin:
Cementacin del revestimiento hasta la superficie.
Propiedades trmicas del cemento estables.
Buena adherencia del cemento al revestimiento y formacin.
Fuente: Autores
3.3 Liner ranurado y empaque con grava
Para el control de produccin de arena
Debe considerarse el tamao de los granos de arena.
La grava debe ser resistente a los esfuerzos
Liner ranurado
Grava
3.4 Aislantes y empaques trmicos
Minimiza esfuerzos trmicos
Minimiza fallas en el cemento
Minimiza prdidas de calor hacia el casing y
formacin
Previene el estallido del revestimiento si la Piny
es muy alta
La manera normal de controlar la temperatura del revestimiento es utilizando un aislante trmico en la sarta de inyeccin.
3.4 Aislantes y empaques trmicos
El uso de empaques resistentes a la temperatura, logran evitar el calentamiento del revestimiento.
Empaque tipo copas (cup packer): para ser sentados en liners ranurados
Empaque trmico IE: con junta de expansin incorporada
Fuente: http://www.parkoservices.com.co
3.5 Uso de juntas de expansin
Permite que la tubera se expanda y/o contraiga sin
perder su integridad
Conectores flexibles
previenen la transmisin de cualquier movimiento a los componentes fijos
Fuente: http://www.parkoservices.com.co
Segundo campo depetrleo mas grandede China.
Se encuentra en eldelta del ro Amarillo,en el norte de laprovincia deShandong.
Crudo Pesado
Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Shengli_Oil_Field
4. Nuevas tecnologas Campo Shengli
4. Tecnologas para prevenir fallas en el revestimiento Campo Shengli
1. Cementacin pre esfuerzo
2. Uso de cabeza de revestimiento
3. Compensador de esfuerzos trmicos
4. Tubos de aislamiento de Rendimiento
5. Sistema de cemento de T
6. Revestimiento especial
7. Temprano control de arena
4.1 Cementacin pre esfuerzo
Aplicacin de un esfuerzoal revestimiento antes dela solidificacin delcemento.
Elongacin
Para aplicar un preesfuerzo la parte inferiordel revestimiento debeestar bien anclada. Herramienta Anclaje
tierra
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.2 Usando cabeza de revestimiento
Resiste T y P
Facilita la operacin de cementacin Pre-esfuerzo
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.3 Compensador de esfuerzos trmicos
Permite una cierta deformacin elstica axial que mitiga el estrs trmico y restringe el esfuerzo interno dentro de los
lmites de rendimiento.
Tipo Pin Inteligente
Se usan en el campo 2 Tipos:
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.3 Compensador de esfuerzos trmicos Tipo Pin
Tubo central Pin
Llave plana
Tubo limite
Sello
Tubo exterior
Anillo colectorRelleno de goma
Conector Unin
Modificado de: TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.3 Compensador de esfuerzos trmicosTipo Inteligente
Casquillo deslizante
Cilindro de aceroTubo corto
Acople al revestimiento
Tubo corto
Cilindro exterior
Anillo de bloqueo
llave Pistn Cilindro interno
Modificado de: TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.3 Compensador de esfuerzos trmicos
Tipo
Resistencia a la
Tensin (KN)
Resistencia al
Colapso (Mpa)
Temperatura de
Trabajo(C)
Presin de
Trabajo
(Mpa)
Dimetro
externo (mm)
Dimetro
Interno (mm)
Expansin
(mm)
Pin 7 2660 26,9 350 20 219 160 150
Inteligente 7
2660 26,9 350 20 219 160 160
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4.4 Tubos de aislamiento de Rendimiento.
Caracterstica
Tubera Ordinaria
Tubera de aislamiento de
alto rendimiento
Coeficiente de
conductividad
trmica
56,5 W/(m)
< 0.003 W/(m).
esfuerzo equivalent
e del revestimie
nto
552 MPa 200 MPa
Temperatura de vapor: 350C
Presin de inyeccin de vapor:
20MPa
Revestimiento con espesor de pared:
9,19mm
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4.5 Sistema de cemento de T
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
NO.
RESISTENCIA A LA COMPRESIN DEL CEMENTO
CONVENCIONAL(MPa)
RESISTENCIA A LA COMPRESIN DEL
NUEVO CEMENTO(MPa)
280C 320C 350C 280C 320C 350C
1 16.5 12.40 4.5 15.3 14.5 13.9
2 17.6 11.02 4.0 13.5 13.0 12.7
3 18.9 12.4 4.2 15.6 14.3 14
4.6 Revestimiento especial
Acero tradicional Acero Cr-Mn
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
0 100 200 300 400
Re
sist
en
cia
a la
ce
de
nci
a(M
pa)
Temperatura C
N80
FRT110H
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.7 Temprano control de arena
Tubo ranurado Unin
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life of thermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration and Development, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
4.7 Temprano control de arena
5. Conclusiones
1. Los esfuerzos generados por cambios de temperatura son la principallimitante de los pozos trmicos y as mismo los cambios detemperatura son la mayor causa de las fallas ocurridas en este tipo depozos.
2. El factor importante en procesos trmicos es llevar a cabo unadecuado diseo del completamiento y el uso de tcnicas apropiadasde cementacin, considerando la variacin de temperatura que sepuede llegar a alcanzar.
3. A travs del uso del revestimiento trmico, tubos de aislamiento dealto rendimiento, sistema de lechada de cemento a alta temperaturay otras medidas tcnicas, la vida del revestimiento del pozo se puedemejorar y puede reducir los daos del revestimiento con eficacia.
Bibliografa
ROA GONZALES Deisy, MUOZ N. Samuel, ORTIZ Wilson, SIERRA Diana.problemas operacionales frecuentes durante procesos de inyeccin cclica devapor.Revista fuentes: El reventn energtico. Vol 5 N2.2007.
BOUR D.Cyclic steam well design-a new approach to solve an old problem ofcement sheath failure in cyclic steam wells. Paper SPE-93868 presented at theSPE western regional meeting held in Irvine in CA, U.S.A. 1 April.2005.
CRABTREE Mike, ESLINGER David, MATT M. Phil Fletcher, JOHNSON Ashley, KINGGeorge. la lucha contra las incrustaciones-remocin y prevencin. En: oildfieldreview. Vol. 11, 1999.
TAYLOR Shawn, FELIX Joao, ALBOUDWAREJ Hussein, et al. la importancia delpetroleo pesado. En: oildfield review. Vol. 18, 2006.
XIE Jueren, TAO Gang. Analysis of casing connections subjected to termal cycleloading. C-FER Technologies. SIMULIA customer conference, Canada, 2010.
Bibliografa
MAHARAJ. G. Thermal Well Casing Failure Analysis. SPE-36143-MS,1996
PLACEDO Joao, ADEMAR P., LUTZ Paulo, et al. Stress-Analysis of Casing StringSubmitted to Cyclic Steam Injection. SPE-38978-MS. 1997
ROA GONZALES Deisy. Anlisis e interpretacin de yacimientos sometidos ainyeccin cclica de vapor mediante analogas. Bucaramanga, 2005. Trabajo degrado (ingeniero de petrleos). Universidad industrial de Santander. Facultadfisicoqumica. Escuela ingeniera de petrleos.
TANG Zhijun, ZHOU Yanjun, JIA Jianghong. Technology for improving life ofthermal recovery well casing. CSCanada Advances in Petroleum Exploration andDevelopment, vol 5 No. 1, 2013, pp. 71-76.
WU Jiang, et al. Casing temperature and stress analysis in steam injection wells.SPE international oil & gas conference, China, 2006. SPE 103882.
GRACIAS