Acoplamientos y roscas API para conexión de tuberías de tubería y revestimiento

Introducción al acoplamiento y la rosca API:

Acoplamiento API:
El acoplamiento API se refiere al acoplamiento de acero utilizado para conectar tuberías de revestimiento y de producción. También conocido como acoplamiento para tuberías de pozos petrolíferos, generalmente está hecho de tubería de acero sin costura, con la misma calidad del material que el cuerpo de la tubería (API 5CT K55, J55, N80, L80, P110, etc.), igual que la tubería estándar (PSL) o superior a la requerida. Salvo que se requiera lo contrario, también se puede utilizar el mismo proceso de tratamiento térmico.

Rosca API:
La rosca API se refiere a la rosca fabricada e inspeccionada de acuerdo con la norma API 5B. El acoplamiento no debe expandirse para lograr la conicidad de rosca requerida según las especificaciones API.

(Nota: Debido a la presión insuficiente entre el acoplamiento y el pasador, la resistencia a fugas del acoplamiento con rosca API podría no alcanzar la presión de fluencia interna del cuerpo de la tubería).

Revestimiento y sarta de revestimiento:
Revestimiento de pozos petrolíferos: tubería soldada o sin costura, fabricada en acero de alta calidad, cuyos extremos se procesan finamente para formar roscas cónicas. En la práctica, estos revestimientos suelen conectarse entre sí mediante acoplamientos para formar una sarta de revestimiento. Esta estructura columnar se utiliza ampliamente para sellar la parte rocosa expuesta de la pared del pozo y garantizar su seguridad y estabilidad.

API 5CT es una norma para revestimientos petrolíferos formulada por el Instituto Americano del Petróleo (API 5CT). Esta norma define una serie de requisitos técnicos, incluyendo los métodos de conexión. Existen dos métodos principales de conexión para revestimientos y tuberías de producción petrolíferas API 5CT: conexión roscada y conexión sin rosca. Este artículo analiza principalmente el método de conexión roscada para revestimientos y tuberías de producción petrolíferas API 5CT.

Conexión roscada de tubería de revestimiento:
La conexión roscada API es uno de los métodos de conexión más comunes. Se logra mediante el corte de roscas entre el extremo de la tubería de revestimiento y la tubería de perforación. Los tipos de rosca más comunes son las roscas externas e internas. Elija el tipo de rosca adecuado según las diferentes necesidades y entornos de uso. La conexión roscada ofrece las ventajas de una conexión sencilla, fácil desmontaje y alta fiabilidad, y se utiliza ampliamente en la producción de petróleo y en operaciones de fondo de pozo.

Tipo de conexión de tubería y tubería de revestimiento API 5CT:

Los métodos de conexión de la carcasa de aceite API 5CT incluyen principalmente los siguientes tipos, cada uno de los cuales es adecuado para diferentes condiciones de trabajo y requisitos de rendimiento:

1. Acoplamiento de rosca corta (STC)

Características: Longitud de rosca corta, fácil instalación y bajo costo.
Escenarios aplicables: Generalmente se utiliza en pozos poco profundos o pozos de profundidad media, donde los requisitos de sellado y resistencia a la tracción no son altos.

2. Acoplamiento de rosca larga (LTC)

Características: La parte roscada es más larga que la STC, lo que proporciona un mejor sellado y resistencia de conexión.
Escenarios aplicables: Adecuado para pozos de profundidad media que requieren mayor sellado y resistencia a la tracción.

3. Acoplamiento de rosca de refuerzo (BTC)

Características: La rosca es trapezoidal, tiene mayor resistencia a la tracción y a la compresión, mejor sellado que la rosca redonda y es adecuada para entornos de alta presión.
Escenarios aplicables: Adecuado para pozos profundos, pozos ultraprofundos y entornos de alta presión, como la extracción de gas de esquisto. También es adecuado para condiciones de trabajo que requieren alta resistencia al par y a la vibración.

4. Conexión Premium

Características: Adopta un diseño estándar no API, generalmente tiene estructuras avanzadas como sellado de metal a metal y roscas múltiples, y tiene una hermeticidad al aire y una resistencia a la fatiga extremadamente altas.
Escenarios aplicables: condiciones de trabajo extremas (como alta temperatura y alta presión, entorno de sulfuro de hidrógeno) o condiciones de pozo complejas de alta demanda (pozos horizontales, pozos de gran alcance).

5. Conexión directa (línea X, XC)

Características: No se requiere acoplamiento, la carcasa se conecta directamente a través de roscas especiales, lo que reduce el diámetro exterior, aumenta el diámetro y mejora la capacidad de flujo del fluido.
Escenarios aplicables: perforación de pozos pequeños o condiciones de pozo que requieren un diámetro interior máximo.

6. Extremo descentrado externo (EUE)

Características: Los extremos de la tubería están engrosados para mejorar la resistencia de la conexión, generalmente se utilizan para tubos en lugar de revestimientos.
Escenarios aplicables: pozos de petróleo de alta presión o condiciones de trabajo que requieren alta resistencia a la torsión.

7. Extremo liso

Características: Sin roscas, requiere soldadura o conexión mediante abrazadera.
Escenarios aplicables: ocasiones en las que se requiere una personalización especial o se requiere soldadura en el sitio.

Base de selección:

Profundidad del pozo: pozo poco profundo (STC), pozo profundo (BTC o deducción especial).
Presión: El entorno de alta presión requiere BTC o hebilla especial.
Corrosividad: Cuando contiene H₂S o CO₂, se recomiendan hebillas especiales o materiales resistentes al azufre (como L80-13Cr).
Costo: El STC es el más económico y la deducción especial tiene el costo más alto.

Los parámetros de rosca específicos y los estándares de inspección de cada método de conexión deben cumplir con las especificaciones API 5B.

Los principales parámetros de las roscas estándar API incluyen:

(1) Longitud de la rosca (excepto rosca trapezoidal): longitud desde el punto inicial (extremo de la tubería) de la rosca hasta el punto de fuga;
(2) Altura de la rosca: distancia entre la parte superior de la rosca y la parte inferior del diente;
(3) Paso: distancia desde cualquier punto de la rosca hasta el punto correspondiente del diente adyacente en dirección axial;
(4) Conicidad de la rosca: variación del diámetro de la rosca por pulgada de longitud, expresada en pulgadas;
(5) Distancia de cierre: distancia medida en dirección axial desde el extremo de la tubería o acoplamiento hasta la posición de apriete del calibre de anillo o del tapón;
(6) Conicidad de la cola de la rosca (solo rosca de escalera parcial): el retroceso rápido de la herramienta de corte provoca una pendiente pronunciada en el extremo de la rosca.

Carcasa sin conexión roscada:
La conexión sin rosca es un nuevo método de conexión en los últimos años, principalmente para resolver los problemas de la conexión roscada tradicional, como el desgaste y las fugas fáciles. La conexión sin rosca se logra soldando o soldando a presión las superficies metálicas del extremo de la carcasa y el extremo de la tubería de perforación juntas. La conexión sin rosca tiene las ventajas de una estructura simple, un buen sellado y una larga vida útil, y puede reducir las fugas de aceite de la carcasa y la contaminación causada por el desgaste de la rosca.

Conclusión:

La conexión roscada y la conexión sin rosca de la carcasa API tienen sus propias características. Elija el método de conexión adecuado según las diferentes necesidades y condiciones de uso. Ya sea una conexión roscada o una conexión sin rosca, debe cumplir con los requisitos pertinentes del estándar API 5CT para garantizar la calidad y confiabilidad de la conexión. Esta es la única manera de garantizar el uso normal del revestimiento de petróleo en la producción de petróleo y en las operaciones de fondo de pozo.

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