Qué es la tubería de revestimiento? Guía completa

Qué es una tubería de revestimiento?

La tubería de revestimiento para petróleo es una tubería clave utilizada en proyectos de perforación de petróleo y gas para reforzar el pozo, aislar la formación y proteger su integridad. Es un componente esencial de los OCTG. Se extiende desde la boca del pozo hasta la formación objetivo, formando una barrera estructural permanente para el pozo, lo que afecta directamente la seguridad, la eficiencia de la producción y la vida útil de los pozos de petróleo y gas.

Cada pozo utiliza varias capas de revestimiento según las diferentes profundidades de perforación y las condiciones geológicas. Una vez que el revestimiento se introduce en el pozo, se utiliza cemento para la cementación. A diferencia de las tuberías para petróleo y perforación, no se puede reutilizar y es un material consumible desechable. Por lo tanto, el consumo de revestimiento representa más del 70 % del total de tuberías para pozos petroleros.

Qué es la tubería OCTG?

OCTG (Productos Tubulares para Campos Petrolíferos) es un término general para las tuberías especiales utilizadas en la perforación, terminación y producción de petróleo en la industria del petróleo y el gas, abarcando todo el proceso del sistema de tuberías, desde la perforación hasta la producción. Sus principales características son su alta resistencia, resistencia a la corrosión y adaptabilidad a condiciones de trabajo adversas. Las tuberías OCTG incluyen principalmente:

Tubería de revestimiento: Refuerza el pozo, aísla las formaciones y previene el colapso del pozo.
Tubería API: Proporciona una vía para la producción de petróleo y gas, transportando fluidos a la superficie.
Tubería de perforación: Transmite el peso sobre la broca y el torque, conectando la broca al equipo de superficie.

Normas Internacionales:
API 5CT (Especificación de Revestimiento y Tubería)
API 5DP (Especificación de Tubería de Perforación)
ISO 11960 (Norma Internacional Equivalente)

Funciones del Revestimiento:

1. Soporte del Pozo: Previene el colapso del pozo y mantiene su estabilidad.
2. Aislamiento de la Formación: Separa formaciones con diferentes presiones o propiedades de fluidos (como capas de agua y gas).
3. Trayectoria del Fluido: Proporciona una vía de producción para petróleo y gas, previniendo la contaminación.
4. Protección contra la Corrosión: Reduce la corrosión de la sarta de tubería por medios ácidos de fondo de pozo (H₂S, CO₂).
5. Cimentación de Terminación: Proporciona una base para la instalación de herramientas de terminación posteriores (como empacadores y árboles de Navidad).

Tipos de Revestimiento de Perforación:

En el proceso de producción de petróleo, el revestimiento se puede clasificar según su uso en: Conductor, Revestimiento de Superficie, Revestimiento Intermedio y Revestimiento de Producción.

1. Conductor: Se utiliza para el soporte inicial en secciones de pozos someros.

2. Revestimiento de Superficie: Protege el pozo de la contaminación por formaciones de agua y gas someras, soporta el equipo de cabeza de pozo y soporta el peso de otras capas de revestimiento.

3. Revestimiento Técnico: Se utiliza como soporte temporal en condiciones geológicas complejas, como formaciones de alta presión y formaciones de sal y yeso. Separa las presiones entre las diferentes capas para garantizar el flujo adecuado del fluido de perforación y protege el revestimiento de producción. También permite la instalación de dispositivos antirreventones, dispositivos de prevención de fugas y tuberías de revestimiento dentro del pozo.

4. Revestimiento de Producción: Permanece en el pozo mucho tiempo después de finalizada la perforación, sirviendo como canal de núcleo para la producción de petróleo y gas, protegiendo el pozo de la erosión del fluido de formación y proporcionando espacio para las herramientas de fondo. En contacto directo con el fluido de producción, debe ser resistente a la alta presión y a la corrosión.

Especificaciones del Revestimiento para Petróleo:

Diámetro Exterior: En producción, el revestimiento para petróleo suele tener un diámetro exterior de 114,3 mm a 508 mm.
Espesor de Pared: Se ajusta según la resistencia y las condiciones del pozo, generalmente entre 6,45 mm y 16,1 mm.
Longitud: Los cordones individuales varían de 8 a 14 metros, unidos para formar sartas de cientos a miles de metros.

El API especifica tres longitudes de tubería de revestimiento:

R-1: de 4,88 a 7,62 metros;
R-2: de 7,62 a 10,36 metros;
R-3: de 10,36 metros o más.

Propiedades del material:
Calidades de acero: Desde H40 de baja resistencia hasta Q125 de ultraalta resistencia (límite elástico: 276-1034 MPa);
Resistencia a la corrosión: Acero al carbono convencional (J55), resistente al CO₂ (13Cr), resistente al H₂S (C90).

Calidades y normas de acero para tuberías de revestimiento:

La tubería de revestimiento para petróleo es fundamental en las operaciones de pozos petrolíferos. Debido a las variables condiciones geológicas, las tensiones en el fondo del pozo son complejas, con tensiones de tracción, compresión, flexión y torsión que actúan sobre la tubería de revestimiento. Esto impone altas exigencias a la calidad de la tubería. Cualquier daño a la tubería de revestimiento, por cualquier motivo, puede provocar una reducción de la producción o incluso la pérdida de todo el pozo.

La tubería de revestimiento OCTG se clasifica en diferentes grados de acero según su resistencia, incluyendo H40, J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125 y V150. El grado de acero utilizado varía según las condiciones y la profundidad del pozo. En entornos corrosivos, la tubería de revestimiento también debe ser resistente a la corrosión. En zonas con condiciones geológicas complejas, también debe ser resistente al colapso. Los grados de acero para tuberías de revestimiento cumplen con normas internacionales como API 5CT, y algunos productos importados cumplen con las normas ASTM. ‌‌

Steel Grade	Yield Strength (MPa)	Features	Typical Applications
H40	276-552	Low cost, low strength	Shallow well casing
J55/K55	379-552	Economical, general	Shallow wells, water wells
N80	552-758	Medium to high strength, balanced cost performance	Medium to deep well technical casing
L80	552-758	Contains Cr (13%), corrosion resistant	Wells containing CO₂/H₂S
C90/T95	621-862	Anti-sulfur stress corrosion	High sulfur gas fields
P110	758-965	Ultra-high strength	Deep wells, shale gas fracturing sections
Q125	862-1034	Dedicated for ultra-deep wells	Ultra-deep wells, high temperature and high pressure wells

Calidades de acero especiales:
13Cr/Super 13Cr: Para yacimientos de gas agrio, resistente a la corrosión por CO₂

Acero dúplex (22Cr/25Cr): comúnmente utilizado en aguas profundas y entornos con alta salinidad, resistente a la corrosión por Cl⁻. 

Aleación a base de níquel (Aleación 825): utilizada en condiciones de trabajo extremas, resistente a H₂S+CO₂+alta temperatura. 

Estructura y rendimiento de la tubería de revestimiento:

 (1) Características estructurales: 

Tipo de tubería de revestimiento: tubería de acero sin costura (corriente principal) o tubería soldada ERW con costura recta (utilizada en algunos pozos someros). 

Conexión roscada: Rosca estándar API (STC/LTC) o rosca especial, como VAM o FOX. 

Combinación de revestimiento multicapa: conducto → revestimiento de superficie → revestimiento técnico → revestimiento de producción 

(2) Características de rendimiento: 

1. Alta resistencia: Excelente resistencia a la tracción, antiextrusión y a la presión interna, como los aceros N80 y P110. 

2. Resistencia a la corrosión: Algunos aceros contienen aleaciones como Cr y Mo, resistentes a la corrosión por H₂S/CO₂ (como L80-13Cr). 

3. Sellado: Roscas especiales que garantizan el sellado de gases a alta presión.

4. Adaptabilidad: Soporta condiciones de trabajo extremas, como altas temperaturas (≤350 °C) y altas presiones (más de 100 MPa).

Proceso de fabricación de tubos de revestimiento:

Revestimiento sin costuras: Sin soldaduras, alta capacidad de carga, alto costo. Apto para pozos de alta presión y pozos profundos. 

Tubería de revestimiento ERW (tubería soldada con costura recta): Alta eficiencia de producción y bajo costo, pero las soldaduras requieren una inspección rigurosa. Adecuada para pozos poco profundos y de baja presión.

Calentamiento de lingotes de acero → punzonado hidráulico → recalentamiento → extensión → laminado periódico → recalentamiento → dimensionado → enfriamiento → enderezamiento → corte de tubos → inspección

(1) La longitud de la tubería de revestimiento no es fija, y varía entre 8 y 13 m. Sin embargo, se pueden suministrar tuberías de revestimiento de hasta 6 m de longitud, con un número no superior al 20 %.
(2) Las superficies internas y externas de la tubería de revestimiento no deben presentar pliegues, grietas finas, delaminación, grietas, pliegues ni cicatrices. Estos defectos deben eliminarse por completo y la profundidad de eliminación no debe superar el 12,5 % del espesor nominal de la pared.

(3) La superficie exterior del acoplamiento no debe presentar defectos como pliegues, grietas finas, delaminación, grietas, pliegues ni cicatrices. 

(4) La superficie de la rosca de la tubería de revestimiento y del acoplamiento debe ser lisa, y no se permiten rebabas, desgarros ni otros defectos que puedan interrumpir la rosca y afectar la resistencia y la estanqueidad de la conexión.

Áreas de aplicación del revestimiento petrolero:

Clasificación por tipo de pozo:

1. Pozo somero (<3000 m): Se puede seleccionar acero de grado J55/K55, con especificaciones comunes de 9-5/8" y 7".
2. Pozo de profundidad media (3000-5000 m): Se puede seleccionar acero de grado N80/P110, con especificaciones comunes de 7" y 5-1/2".
3. Pozo profundo/ultraprofundo (>5000 m): Se puede seleccionar acero de grado Q125/V150; las especificaciones comunes son: 5-1/2" y 4-1/2".
4. Pozo horizontal de gas de esquisto: Se puede seleccionar acero de grado P110 con hebilla especial; las especificaciones comunes son: pared gruesa de 5-1/2".

Aplicación en entornos especiales:

Yacimiento de gas con alto contenido de azufre: Acero resistente al azufre L80, C90.
Perforación de yacimientos petrolíferos en aguas profundas: Acero dúplex + recubrimiento anticorrosivo.
Pozo geotérmico: Revestimiento resistente a altas temperaturas de 13Cr.

Factores clave para la selección del revestimiento:

Profundidad del pozo: J55 para pozos poco profundos, Q125 para pozos ultraprofundos.
Presión: Los pozos de alta presión requieren acero de pared gruesa de grado P110.
Corrosión: Para entornos con alto contenido de azufre, elija acero resistente al azufre C90/T95.
Costo: Soldadura ERW. Las tuberías son entre un 30 % y un 50 % más económicas que las tuberías sin costura.

Medidas de prevención de la corrosión para tuberías de revestimiento petrolero:

1. Asegurar que la calidad del agua cumpla con los estándares e implementar estrictas pruebas y gestión de calidad del agua. Implementar la inyección separada de agua limpia y sucia, reforzar la limpieza de las tuberías principales de agua, asegurar que la calidad del agua cumpla con los estándares en las estaciones y en los fondos de los pozos, y reducir la introducción de fuentes de corrosión en el espacio anular.

2. Para pozos de inyección recién puestos en servicio, implementar una estrategia de adición de un fluido de protección anular con efecto esterilizante y establecer un sistema de dosificación regular.

3. Dado que la abrasión mecánica acelera la corrosión de las tuberías de revestimiento petrolero, se recomienda agregar un anillo de goma al acoplamiento de la tubería o un centralizador en las áreas de desviación severa del pozo para evitar que la tubería raspe la tubería o entre en contacto con ella por un lado durante las operaciones y la inyección de agua.

4. Para abordar la corrosión bacteriana severa bajo incrustaciones y el lento crecimiento y la eliminación de SRB a altas temperaturas, se puede inyectar regularmente agua caliente a 100 °C o vapor en el espacio anular para eliminar las SRB bajo Escala.
5. Durante la inyección de agua, hasta que la corrosión interna en el entubado del pozo se controle eficazmente, no se recomienda el uso generalizado de protección catódica ni de entubado revestido.

Conclusión:

El entubado de petróleo es el esqueleto de los pozos de petróleo y gas. Su grado de acero, tamaño y material deben seleccionarse considerando exhaustivamente la profundidad del pozo, la presión y el entorno corrosivo. Desde el económico J55 hasta el ultrarresistente Q125, desde el acero al carbono convencional hasta las aleaciones resistentes a la corrosión, los diferentes grados de acero satisfacen diversas necesidades, mientras que los materiales especializados (como el 13Cr y el acero dúplex) son adecuados para condiciones operativas extremas. En el futuro, el entubado de alto rendimiento, inteligente y respetuoso con el medio ambiente será la dirección tecnológica del desarrollo.

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