El diseño de la tubería de revestimiento es un aspecto fundamental de la ingeniería de pozos, cuyo objetivo es garantizar la integridad del pozo, el aislamiento zonal y la contención de la presión durante toda su vida útil. El proceso implica la selección de tamaños, grados, pesos y profundidades de asentamiento adecuados de la tubería de revestimiento, basándose en criterios geológicos, operativos y mecánicos.
1️⃣ Datos de entrada y planificación del diseño
El diseño de la tubería de revestimiento comienza con un análisis exhaustivo de:
✅ Perfiles de presión de poro y gradiente de fractura
✅ Ventanas de densidad de lodo
✅ Tolerancia a la arremetida y márgenes de viaje
✅ Trayectoria del pozo (vertical, desviada, horizontal)
✅ Regímenes de temperatura y presión
Estos datos de entrada se grafican en una curva PPFG para definir la ventana de perforación segura y determinar los puntos de asentamiento de la tubería de revestimiento. Cada sarta de tubería de revestimiento está diseñada para aislar formaciones inestables, proteger zonas de agua dulce y permitir la perforación controlada hacia objetivos más profundos.
2️⃣ Análisis de Casos de Carga
El revestimiento debe estar diseñado para soportar múltiples cargas mecánicas:
✅ Presión de Estallido: Presión interna causada por arrebatos, pruebas de presión o fluidos de producción. Se calcula restando la presión interna máxima prevista a la presión externa.
✅ Presión de Colapso: Presión externa ejercida por los fluidos de formación cuando el revestimiento está vacío o desbalanceado. Se basa en las clasificaciones de colapso API y se ajusta a la temperatura y las cargas axiales.
✅ Carga de Tracción: Esfuerzo axial durante la corrida, la cementación y la expansión térmica. Incluye los efectos de flotabilidad y considera la resistencia de la conexión.
Los pozos avanzados pueden requerir análisis triaxial, que combina esfuerzos axiales, radiales y circunferenciales para entornos de alta presión/alta temperatura (HPHT).
3️⃣ Especificación y Selección de la Tubería de Revestimiento
Los ingenieros seleccionan la tubería de revestimiento basándose en:
✅ Diámetro exterior (DE) y diámetro interior de la galería para acomodar herramientas y terminaciones
✅ Peso por pie (p. ej., 40 lb/ft, 94 lb/ft) para resistencia mecánica
✅ Grado de acero (p. ej., J-55, N-80, P-110, Q-125) basado en el límite elástico y la compatibilidad con condiciones agrias
✅ Tipo de conexión (API, rosca premium o junta al ras) para integridad de presión y capacidad de torque
Se aplican factores de diseño a cada caso de carga:
✅ Estallido: 1,1–1,25
✅ Colapso: 1,125–1,5
✅ Tensión: ≥1,6 dependiendo de la profundidad y la longitud de la sarta de revestimiento
4️⃣ Verificación y Simulación
Se valida el diseño final de la tubería de revestimiento Uso de:
✅ Software de diseño de tuberías de revestimiento (p. ej., Landmark WellPlan, Drillbench, StressCheck)
✅ Diagramas de envolvente de carga
✅ Verificación del factor de seguridad
✅ Simulaciones de cementación para garantizar la cobertura y el soporte adecuados del anular.
5️⃣ Importancia estratégica
Un diseño robusto de tubería de revestimiento previene la inestabilidad del pozo, la afluencia a la formación y las fallas de la tubería, a la vez que permite operaciones seguras de perforación, registro y terminación. En pozos de aguas profundas y de alta presión y alta temperatura (HPHT), el diseño de la tubería de revestimiento también es fundamental para el control del pozo, la contención de la presión y el cumplimiento normativo.
"La tubería de revestimiento es más que acero: es la columna vertebral estructural del pozo. Su diseño refleja la previsión del ingeniero, la perspicacia del geólogo y el compromiso del operador con la seguridad"..
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