Cuando un tubular esta sumergido en el fluido de perforacion o de completacion se afectara la distribución de las fuerzas que trabajan en el tubular. En este articulo se describira como la buyancia o flotación afecta el peso del tubo y la localización de una carga axial neutral (igual a cero).
Peso del Tubing en el Aire
Cuando la tubería está colgada en el aire, el peso de la sarta es igual a peso por pie lineal multiplicado por la longitud total de la misma. La carga máxima de tensión está en la superficie y el punto de carga cero axial está en el fondo.
Detalles de la Tubería
- Tubing 5”
- Peso por longitud = 17.7 lb/ft
- Longitud Total = 10.000 pies
Peso Total = 17.7 x 10.000 = 177.000 lb
El peso en el fondo de la tubería es 0 y en la superficie será 177.000 lb en tensión.
En la figura 1 mostramos la distribución de las fuerzas en la tubería colgada en aire.
El peso en el fondo de la tubería es 0 y en la superficie será 177.000 lb en tensión.
En la figura 1 mostramos la distribución de las fuerzas en la tubería colgada en aire.
Figure 1 – Weight of Tubing in Air
Peso de la Tubería cuando está sumergida en Fluido
Cuando la tubería está sumergida, la fuerza de flotabilidad del fluido actúa en reversa del fondoen contra del area transversal del tubular, genreando una fuerza de compresión. Esto cambiará la distribución de la fuerza sobre el tubo.
La Fuerza de flotabilidad se basa en la siguiente ecuación;
FB = PH x (Ao-Ai)
PH = 0.052 x M x TVD
Donda
FB = Fuerza de Flotabilidad, en lb
PH = Presión Hidrostatica, en psi
Ao = área de la sección transversal de diámetro exterior , en pulg2
Ai = área de la sección transversal de diámetro interior , en pulg2
MW = Peso del fluido (lodo) en libras por galon, (lpg)
TVD = Profundidad Vertical Verdadera del pozo, en pies
En la figura 2 se muestra como la fuerza de flotabilidad actúa en contra del area transversal del tubo.
Figure 2 – Diagrama de Fuerza de Flotabilidad
Detalles del Tubing
- 5” Tubing
- ID = 3.696”
- Peso por pie = 17.7 lb/pie
- Longitud Total= 10.000 pies
- Densidad del fluido = 10 lpg
PH = 0,052 x 10 x 10.000 = 5.200 psi
FB = 5.200 x (15,9 – 10,73) = 26.884 lb (Se encuentra en compresión⇑(+))
En el fondo de la tubería sumergida en lodo de 10,0 lpg, Una fuerza de compresión de 26.884 libras empuja hacia arriba contra el tubo. Esta fuerza se reduce la tensión debida al peso de la tubería en el aire. La fuerza en la parte superior de la tubería es igual a una suma de la fuerza de tensión causada por el peso tubería y la fuerza de compresión que actúa sobre el área de la sección transversal de la tubería.
Peso del Tubo (lb) = Peso en el Aire (F Tension) + Compresión debida a la Flotabilidad
Peso del Tubo (lb) = (-177.000) + (26.884) = -150.116 lb (fuerza de tensión ⇓ (-))
La Figura 3 muestra cómo actúa la fuerza contra el tubo cuando está en el fluido. Además, se indica que el punto cero de la fuerza axial se mueve hacia arriba desde el fondo a algún lugar en el tubo. Por debajo de la fuerza axial cero, el tubo está bajo compresión y por encima de este punto, el tubo está bajo tensión.
FB = 5.200 x (15,9 – 10,73) = 26.884 lb (Se encuentra en compresión⇑(+))
En el fondo de la tubería sumergida en lodo de 10,0 lpg, Una fuerza de compresión de 26.884 libras empuja hacia arriba contra el tubo. Esta fuerza se reduce la tensión debida al peso de la tubería en el aire. La fuerza en la parte superior de la tubería es igual a una suma de la fuerza de tensión causada por el peso tubería y la fuerza de compresión que actúa sobre el área de la sección transversal de la tubería.
Peso del Tubo (lb) = Peso en el Aire (F Tension) + Compresión debida a la Flotabilidad
Peso del Tubo (lb) = (-177.000) + (26.884) = -150.116 lb (fuerza de tensión ⇓ (-))
La Figura 3 muestra cómo actúa la fuerza contra el tubo cuando está en el fluido. Además, se indica que el punto cero de la fuerza axial se mueve hacia arriba desde el fondo a algún lugar en el tubo. Por debajo de la fuerza axial cero, el tubo está bajo compresión y por encima de este punto, el tubo está bajo tensión.
Figure 3 – Weight of tubing in fluid
Nota:para este cálculo, los signos y las direcciones de la fuerza y la presión asignados son los siguientes;
- Compresión = ⇑(+)
- Tensión = ⇓(-)
- Acortamiento de la longitud = (-)
- Elongación de la longitud = (+)
Las señales se basan en el estudio Lubinski.
Lubinski, A., & Althouse, W. S. (1962, June 1). Helical Buckling of Tubing Sealed in Packers. Society of Petroleum Engineers. doi:10.2118/178-PA
TRADUCIDO DESDE
