La pegadura de la tubería de perforación no es más que la limitación o impedimento del movimiento de la sarta de perforación. Los dos tipos principales de pegadura de tubería son: por atascamiento mecánico y por presión diferencial. La causada por atacamiento mecánico puede ser por presencia de detritos en el pozo, anomalías de su geometría, cemento y acumulación de recortes en el espacio anular. Por otro lado, la pega diferencial se produce generalmente cuando se ejercen fuerzas de alto contacto causadas por las bajas presiones del reservorio, las altas presiones del pozo, o ambas presiones en un área suficientemente grande de la sarta de perforación. Para la mayoría de las organizaciones de perforación, la pegadura diferencial es el mayor problema de perforación en el mundo en términos de tiempos y costos financieros.
Acciones Iniciales para liberación de Tubería Pegada
• Reducir las emboladas de la bomba a la mitad
• Si la sarta se empaca, parar la bomba y liberar presión atrapada (no es posible si hay válvula de flotación). Si no hay válvula regular la descarga para evitar entrada de sólidos a la sarta.
• Dejar una presión atrapada por debajo del atrapamiento menor de 500 psi como referencia para medir el progreso de liberación.
• Con una presión máxima de 500 psi en la sarta aplicar el máximo torque sin tensión ni peso. No trabajar la sarta arriba / abajo en esta etapa.
• Si se observan caídas de la presión atrapada o retornos, colocar la bomba a baja velocidad para mantener las 500 psi. Si se nota progreso aumentar la bomba para circular
• Si no se tiene circulación, comenzar a trabajar la sarta arriba y abajo sin superar los valores normales de arrastre (max. 50 klbs). Continuar aplicando torque en forma cíclica y mantener la presión atrapada
• No intentar martillar en ninguna dirección
• Si no circula, aumentar paulatinamente la presión hasta 1500 psi y continuar aplicando torque.
• Si al lograr circular la sarta sigue atrapada, martillar en la dirección opuesta al último movimiento antes de pegarse.
1. Levantando para efectuar la conexión se incrementa la tensión y la presión de bomba
2. Se intenta bajar y no hay movimiento en la tubería
- Bajar la presión de bomba a + 500 psi 0 6000 1500 3000 4500
- . Aplicar torque y tratar de restablecer circulación
- Si no hay éxito, incrementar la presión paulatinamente hasta + 1500 psi 3. Trabajar con torque, arriba y abajo hasta obtener circulación
Pega por Presión Diferencial
• Confirmar mecanismo como pega diferencial
• Circular a máxima tasa de flujo (gasto) permisible de bomba – Erodar enjarre.
• Descargar la sarta mientras la sostiene con la mitad del torque de apriete – make up torque – de tubería de superficie (sarta mixta)
• Levantar tubería y circular nuevamente a máximo tasa de flujo (gasto). • Repetir procedimiento e incrementar torque de apriete - su máximo valor - hasta liberar tubería o hasta preparar bache de liberación.
La presión hidrostática actúa contra la formación permeable 2. Al dejar estática la sarta, esta es empujada contra la formación • Presión diferencial
3. Circular a máximo gasto 4. Aplicar torque y peso 4. Si no hay éxito disparar el martillo hacia arriba
Pegas Mecánicas y por Geometría del Hoyo
• Asegurarse de mantener la circulación.
• Si se pegó saliendo del agujero, aplicar torque y martillar hacia abajo.
• Si se pegó bajando en el agujero, NO APLICAR TORQUE y martillar arriba.
• Martillar con cargas ligeras al comienzo (50 klbs) y aumentar gradualmente. Parar o reducir la circulación al cargar para accionar el martillo. Usar plena circulación al martillar hacia arriba.
• Si no se tiene éxito martillando, considerar colocación de píldoras ácidas donde sean recomendadas.
. Martillar con torque en el sentido opuesto al viaje
. Mantener la circulación
Procedimientos para Liberación de Tuberia Pegada: Trabajo de sarta
Recomendaciones Generales
•Para establecer circulación no exceder la presión de fractura punto
•Tratar de ganar circulación total, si esto no es posible entonces presurizar la tubería para vigilar el desfogue del anular.
•Poner la sarta en su punto neutro, marcar la tubería.
•Aplicar y trabajar máximo torque, hacia abajo del punto de pegadura y liberar.
•Repetir poniendo torque y liberándolo hasta que la circulación se restablezca o la tubería esté libre
Acción Secundaria:
•Aplicar torque hasta el máximo, trabajar el torque hacia abajo del punto de pega (trabajando la sarta).
•Empezar a martillar abajo / arriba (con la minima fuerza) e incrementar gradualmente hasta la fuerza máxima. Martille! Presión Testigo
•Puntos Críticos:
•La tubería se pegó mientras iba hacia ARRIBA o con la tubería estática?
• Nunca martille hacia ARRIBA
•La tubería se pegó mientras iba hacia ABAJO?
• Nunca martille hacia ABAJO
•Que es el punto neutro de la sarta?
• Considere el arrastre del agujero y fricción. Martille! Presión Testigo
Empacamiento o Puenteo con Sólidos
El riesgo de empacamiento se incrementa si se aplica alta tasa de flujo o gasto
El incremento de la tasa de flujo o gasto se debe realizar lentamente y de acuerdo a los retornos
Arbol de decisión
Colocar TP en su punto neutroIncrementar gradualmente presión y tensión hasta ganar circulación completamente
Incrementar gradualmente presión y tensión hasta restablecer circulación
Incrementar gradualmente torque y trabajar
TP Incrementar presión de bomba y continuar trabajando
TP Evidencia de éxito? Incrementar valores de tensión y peso hacia abajo.
Incrementar gradualmente presión y tensión hasta restablecer circulación
Evidencia de movimiento o circulación? Aplicar torque Aplicar baja presión a la sarta
Trabajar la sarta con bajos pesos
II. Pega por Presión Diferencial -
Primera Acción
Colocación bache liberación: Es necesario sobre-balancear hidrostaticamente para tener estabilidad de control de pozo Preparación Tubo en “U” . Mezcla bache liberación Bombeo y colocación bache liberación
Corte tubería/pesca/tapón y abandono
Tensión Efectiva
-Frecuencia
• Esta actividad se realiza siempre que se presente pega de TP o TR
- Objetivo
• Ilustrar mediante ejemplos, los cálculos para la estimación de la tensión aplicada a la tubería y los limites operacionales de la sarta de trabajo
- Equipos y Herramientas
• Equipo de levante del equipo de perforación
• Indicador de peso de la consola del perforador
-Normas de Seguridad
• Uso obligatorio de los elementos de protección Personal
• Realizar una charla de seguridad para conocer todos los peligros existentes en la operación.
• Estrictamente prohibido el uso del alcohol y drogas durante la jornada de trabajo.
• La persona responsable de la operación es el supervisor del equipo de perforación.
• Publicar en lugar visible las características de la sarta de trabajo y los limites operacionales de presión, tensión, compresión y torque.
-Preparativos
• Antes de tensionar o martillar en TP o TR pegada, se debe llevar a cabo los siguientes preparativos:
• Asegurar que todo el equipo esté en buenas condiciones, y no exceder la tasa de funcionamiento máxima permitida de seguridad para el eslabón más débil del equipo para tensionar.
• Revisar el indicador de peso y el ancla del cable muerto
• Asegurar que ambos están correctos y limpios de cemento y escombros.
• Limitar la tensión en tubería pegada al 85% de la fuerza de cedencia mínima del miembro más débil.
Al determinar la tensión en TP pegada, se debe usar el peso real de la sarta en el aire y no el peso que se ha registrado en el indicador de peso
Ejemplo
• Profundidad = 9765 pies
• Lastra barrenas = 6-1/2” OD, 3” ID,
• longitud = 743 pies
• TP 5”, 19.5 lbs/pie
Peso de las lastra barrenas en el aire = 743 pies x 89lbs/pie = 66100 lb
Peso de la TP en el aire 9022 pies x 22.6 lb/pies = 203897 lb
Peso total de la sarta en el aire = 269997 lb
Lectura del indicador = 205000 lb
Peso del gancho, unión giratoria, etc. = 27000 lb
Tensión reportada, 100.000 lb por encima de la lectura del indicador = 305000 lb
Al determinar la tensión en TP pegada, se debe usar el peso real de la sarta en el aire y no el peso registrado en el indicador de peso.
Ejemplo:
• Tensión leída en el indicador de peso 305000 lb
• Menos gancho, unión giratoria, etc. - 27000 lb
• Tensión efectiva en la sarta = 278000 lb Suponiendo que la tubería está pegada en el fondo, la tensión efectiva en el punto de pega será: Tensión efectiva en la sarta menos peso de la sarta en el aire
• 278000 - 270000 (no hay flotación en la tubería) = 8000 lbs
Para poder aplicar una tensión de 100.000 lb en la barrena, la lectura del indicador tendría que ser:
• 270.000 + 27.000 + 100.000 = 387.000 lb
• Esto significa que la tensión en la tubería sería igual a: 387.000 –27.000 = 360.000 lb
Máxima torsión con la sarta tensionada
Cálculo del máximo esfuerzo de torsión que se puede aplicar simultáneamente con la tensión (Q).
Q (lbs-ft) = [0.096167 x (π / 32 x (D4 – d4))] x √ [(Ym x SF)2 – (P2 / A2)]
Donde:
Q = Esfuerzo Torsional de cedencia bajo tensión
D = Diámetro externo de la tubería OD
d = Diámetro interno de la tubería ID
YM = Mínimo Esfuerzo de cedencia (Minimum Yield Stress)
SF = Factor de seguridad (0.85)
A = Area transversal de la tubería
P = Tensión (Tensile load)
Cálculo del máximo esfuerzo de torsión que se puede aplicar simultáneamente con la tensión (Q).
•
Ejemplo
• TP 5” OD, 4.365” ID, Grado S-135.
• Tensión (P) = 450.000 lbs
• Factor de seguridad 0.85
• A = π (D2-d2) / 4 = 4.671 pulg2
De las tablas de TP API, tomar el valor mínimo de la resistencia a la cedencia de la tubería.
Ym = 135.000 lbs
Calcular el esfuerzo de torsión permisible para la tensión especificada.
Q (lbs-ft) = [0.096167 x (π / 32 x (D4 – d4))] x √ [(Ym x SF)2 – (P2 / A2)] D Q (lbs-ft) = 30.831 lbs-ft
Determinación del punto de pega a partir del estiramiento de la tubería (L)
L (ft) = (735294 x W x e) / ∆P
Donde:
L = Longitud de tubería libre, pies
W = Peso de la tubería en lbs/pie
e = Estiramiento de la tubería en pulgadas
P1 = Tensión inicial (o tensión de referencia), lbs
P2 = Tensión final de la tubería, lbs
∆P = Diferencial de tensión (P2-P1)
• Determinación del punto de pega
Procedimiento
1. Tratar de determinar un peso neutro
2. Marcar la tubería a nivel de la mesa rotaria
3. Aplicar un valor de tensión determinado P1
4. Marcar a nivel de la mesa rotaria
5. Aplicar un valor de tensión P2
6. Marcar a nivel de mesa rotaria y medir la longitud de la elongación (e)
7. Repetir el procedimiento 3 o 4 veces para obtener un valor promedio de elongación
• No exceder el valor mínimo de resistencia a la cedencia de la tubería
• Determinación del punto de pega
• Ejemplo
Tubería de 5”, 19.5 lbs/pie
P1 = 50.000 lbs
P2 = 100.000 lbs
e = 30 pulgadas
L (ft) = 735294 x 19.5 x 30/ (
50.000
)
L (ft) = 8602.9 ft (longitud de tubería libre)
Tensión Efectiva para TR pegada
La carga máxima total en superficie (NO sobre tensión) en la TR
no debe exceder el menor de los siguientes valores:
• Resistencia a la cedencia de la tubería superior o rosca (el más débil)] /
• Resistencia a la cedencia de la tubería superior o rosca (el más débil)] /
1.6} + peso en el aire del revestimiento arriba del punto de pega
Ejemplo 1
• TR de 13-3/8” - N80 - 72 lb/pie - “Buttress”
• Fuerza de cedencia del cuerpo de la tubería =1661000 lb
(el más débil)
• Fuerza de cedencia de la rosca =1693000 lb
• Carga máxima total = [(166100 lbs)/1.6] =1038125 lb
Tensión Efectiva para TR pegada
•Pega de TR
Ejemplo 2:
• TR 9-5/8”, P110, 47 lb/pie - “Buttress” de 0’ - 3000’
• TR 9-5/8”, N80, 47 lb/pie - “buttress” de 3000’ hasta fondo.
• La tubería más profunda está pegada por debajo de 3000 pies.
• Fuerza de cedencia tubería P110 = 1493000 lb
• Fuerza de cedencia rosca P110 = 1500000 lb
• Fuerza de cedencia tubería N80 = 1086000 lb
• Fuerza de cedencia rosca N80 = 1161000 lb
Ejemplo 2:
•La carga máxima total para la tubería P-110 es:
(1493000/1.6) = 933125 lb
ó
•[(1086000/1.6) + 3000 x 47)] = 819.750 lb (en este caso el más
bajo)
Notas
• A pesar de las cargas permitidas calculadas, el factor de seguridad
para la línea de bloqueo jamás debe ser menos de 3. Este puede ser
el factor limitante y no la resistencia a la cedencia de la TR.
• Si hay cambios de ángulo en el agujero y/o presión interna en la TR,
se restringirá la carga permitida en superficie.
• Estos valores se dan en el boletín API 5C2. Sólo para cambios de
ángulo se puede calcular la reducción de la carga permitida como
sigue:
Reducción de la carga permitida (libras) = 63 x D x W x A
donde:
• D = diámetro de la tubería en pulgadas
• W = peso de la tubería por pie, en libras (por debajo
del cambio de ángulo)
• A = cambio de ángulo, en grados/ l00 pies
Notas
• Sí la TR se pega de tal forma que no hay circulación posible, se
puede presurizar la sarta para luego liberar esa presión (antes de
aplicar tensión adicional), dando así fuerza hacia arriba por
debajo de los flotadores adicional a la tensión que se está
aplicando en la superficie. Se debe tener en cuenta en todo
momento, el efecto de las presiones que aumentan los
gradientes de fracturamiento de la formación.
•La regla empírica para determinar la fuerza de cedencia del
cuerpo de la TR es la siguiente:
•F = 0.29 x W x Y (libras)
donde:
•W = peso de la TR en lb/pie
•Y = tensión de cedencia en psi
Ejemplo
Tome una TR nueva de 7”, C75, 32 lb/pie
La cedencia mínima es 0.29 x 32 x 75.000 = 698.800 lb
El dato puede compararse con un handbook
Sarta de tubería telescópica
•La tubería de menor diámetro se debe correr abajo
(primero)
•La longitud de esta tubería debe ser menor que la
profundidad de la última zapata para permitir
operaciones de lavado
•Debe tenerse en cuenta el efecto del torque en la
fuerza de tensión
•Se debe conocer y tener a la vista en el piso las propiedades
físicas de cada una de las tuberías
•Cada caso tendrá que calcularse dependiendo de la longitud de
cada tubería, pero en la mayoría de los casos, la junta superior
será el eslabón débil ya que soporta el peso total de la sarta al
igual que la sobre tensión
•Cuando se aplica el torque a la TP, la fuerza de tensión se
reduce
Operaciones de Martilleo durante Liberación de Tubería Pegada
Consideraciones Generales de Seguridad
• Obligatorio el uso de EPP
• Realizar charla de seguridad para evaluar riesgos
existentes y procedimientos operacionales
• Operación liderada por el WSS
• Acordonar área de trabajo
• Asegurar accesorios de la torre (lámparas, grapas, etc.)
• Revisar visualmente la torre por elementos sueltos, en
intervalos de tiempo.
• El personal no indispensable en la operación debe
mantenerse alejado de la torre y del piso.
• Los martillos deben estar inmediatamente disponibles
para martillar y liberar la sarta pegada.
• Diseñados para aplicar una fuerza intensificada hacia
arriba o hacia abajo
• Aplicará una fuerza adicional a la ya provista por el equipo
de perforación
• Las fuerzas combinadas pueden exceder la resistencia a la
tensión de la tubería de perforación y provocar su ruptura
accidental
Objetivo de Martillar
• Transferir la energía potencial almacenada en la tubería
de perforación tensionada a energía cinética en el BHA
arriba del martillo
• La magnitud de la onda de la tensión es relativa a la
velocidad de la aceleración del BHA
• La duración de la onda es proporcional a la longuitud del
BHA
Impacto e Impulso
• Impacto: se define como la magnitud de la fuerza proporcionado en
el punto de pega en el BHA . La fuerza de impacto es generada en el martillo de
perforación y ésta viaja hacia abajo en el BHA hasta el
punto de pega.
• La fuerza de impacto debe ser lo suficientemente grande
para sobreponer la fuerza en el punto de pega. Si la fuerza
de impacto excede la fuerza de pega, el BHA se deslizará
en una distancia corta
• La distancia que el BHA se desliza está determinada por el
impulso liberado al punto de pega
•Impulso :
•Determina el tiempo de duración del impacto
•A medida que el impulso es más largo, más se deslizará el BHA
por ciclo del martilleo y más rápido se libera la tubería
• Ambos impacto e impulso son requeridos para un martilleo efectivo. En
todos los casos, es necesario para la fuerza de impacto exceda la fuerza
de pega o el BHA no se deslizará, sin importar que tan grande sea el
impulso disponible
• Máximizar el impacto para pega mecánica y empacamiento
• Maximizar el impulso para pega diferencial (más tiempo de impacto para
liberar la sarta)
Funcionamiento del Martillo
Energía Cinética = MV2
• M = Masa (Peso) del BHA arriba del
martillo.
• V = Velocidad (rapidez) a la que la
masa se mueve cuando los martillos
disparan en pies/segundo
1. Se aplica una carga en el mandril con
la sarta de perforación
La carcaza es retenida por el pez
2. la tubería se estira
3. El seguro comienza a desplazarse.
La carcaza es retenida por el pez
4. Se llega a la carga de disparo
5. La resistencia del seguro es vencida
La carcaza es retenida por el pez
6. la masa del BHA es acelerada
7. El martillo viaja e impacta con
violencia el yunque
8. El impacto es transferido al pez
Tipos de Martillos:
•Martillo Mecánico
Opera usando una serie de resortes que se comprimen por
cargas de tensión o peso, para liberarlas violentamente al
sobrepasar el valor de calibración de disparo .
En el martillo mecánico, el seguro esta compuesto por una
serie de resortes y mecanismos de retensión calibrados a
determinadas cargas
•Al aplicar tensión o compresión los resortes se comprimen
hasta alcanzar las cargas de calibración de los mecanismos de
retención
•El mecanismo de retención se libera entonces permitiendo el
viaje del mandril casi instantáneamente
•El martillo (contenido en el mandril) viaja a altísima velocidad y
golpea contra el yunque instalado en la carcaza
• Se debe aplicar torque al martillo para su operación
• El martillo es calibrado para accionar con determinadas
cargas de impacto que pueden incrementar de 10% a
15%, de acuerdo al torque aplicado.
•Martillo Hidráulico
Opera por compresión de un fluido hidráulico y expansión
instantánea posterior del mismo .
En el martillo hidráulico, el mecanismo está compuesto por dos
cámaras con fluido hidráulico, separadas por un pistón con un
sistema de válvulas de flujo restringido
•Cuando el pistón viaja en un sentido para cargar, las válvulas
permiten el paso del fluido hacia una de las cámaras
•Posteriormente el pistón es accionado rápidamente en el sentido
contrario y las válvulas permiten flujo restringido hacia la cámara
vacía
•Cuando la tensión (o peso) requerida es alcanzada, las válvulas
tardan entre 30 seg. a 5 min. Para accionar.
•Después del tiempo de retraso, las válvulas se abren permitiendo
el paso casi instantáneo del fluido hidráulico hacia la cámara vacía
•El pistón se desplaza con altísima aceleración y el martillo impacta
el yunque
•El valor del impacto dependerá de la masa del BHA arriba del
martillo y la velocidad con la cual fue activado el pístón.
Fuerza de Apertura de la Bomba (POF)
La fuerza de la circulación o la presión atrapada empujan el martillo a la posición de apertura.
El Área de Apertura de la Bomba (POA) se especifica en el manual del fabricante
•Martillo Hidromecánico
Opera usando una combinación de los dos mecanismos
anteriores. Hacia arriba es hidráulico y hacia abajo es
mecánicos
Operación del martillo Mecanico
DISPARO HACIA ARRIBA
• Después de cargar el martillo, levante la sarta
hasta el peso calculado en el indicador de peso
• No se requiere tiempo de espera, el seguro
viajara cuando el peso pre-ajustado de carga se
aplica al martillo
• Si el martillo no dispara, incremente la presión
de circulación para incrementar la fuerza de
apertura de la bomba. No aplique presión
entrampada.
• Si el martillo continua sin activarse, ponga
tensión adicional (10,000 a 20,000 lbs)
DISPARO HACIA ABAJO
Después de cargar el martillo, ponga el peso
calculado en el indicador de peso
• No se requiere tiempo de espera, el seguro
viajara cuando el peso pre-ajustado de carga
se aplica al martillo
• Si el martillo no dispara, baje el gasto o
apague las bombas o desfogue la presión
entrampada para reducir la Fuerza de apertura
de la bomba.
• Si el martillo continua sin activarse, ponga
peso adicional (10,000 a 20,000 lbs)
MARTILLO MECANICO
• Operación del martillo Hidraulico
DISPARO HACIA ARRIBA
•Después de cargar el martillo, ponga la tensión
calculada en el indicador de peso
•Asegure el freno y espere el tiempo de
respuesta del martillo. Vea el manual del
martillo en uso (30 a 60 seg. Para ciclo corto, 2 ‘
8 min. Para ciclo largo)
•Si el martillo no dispara, circule al gasto máximo
y espere más tiempo. No aplique presión
entrampada.
•Si el martillo continua sin activarse, pare el
bombeo, recargue el martillo y aplique la carga
de viaje deseada.
DISPARO HACIA ABAJO
•Después de cargar el martillo, ponga el peso
calculado en el indicador de peso
•Asegure el freno y espere el tiempo de
respuesta del martillo. Vea el manual del
martillo en uso (30 a 60 seg. para ciclo corto/ 2
a 8 min. para ciclo largo)
•Si el martillo no dispara, baje el gasto o apague
las bombas o desfogue la presión entrampada.
Recargue el martillo y aplique la carga de viaje
deseada.
•Si el martillo continua sin activarse, ponga
peso adicional y espere más tiempo.
Uso de Pildoras y baches para Liberar Tuberia Pegada
Uso de baches liberadores •
Preparación del bache
• Determinar el volumen de bache liberador para cubrir el espacio anular alrededor de los lastra barrenas
• Preparar un volumen con 100% a 150% de exceso
• Lavar muy bien el tanque y las bombas de mezcla
• Agregar el fluido de mezcla (diesel, petróleo crudo, kerosén o aceite sintético), en la concentración requerida
• Agregar el ADITIVO LIBERADOR en la concentración requerida, con agitación continua
• Agregar agua en la concentración requerida con agitación continua • Agregar el material densificante requerido para lograr el peso deseado del bache
• Agitar hasta lograr una mezcla homogénea
