Tubos de revestimiento y de producción de acero sin costura

Los tubos de revestimiento y de producción de acero sin costura son tuberías diseñadas específicamente para la industria petrolera, fabricadas mediante tecnología de acero sin costura. Constituyen los materiales tubulares fundamentales para la construcción de pozos de petróleo y gas, garantizando la seguridad y permitiendo la producción.

Qué es una tubería de acero sin costura?

Una tubería de acero "sin costura" significa que no se utilizan soldaduras longitudinales durante todo el proceso de fabricación. La tubería y revestimiento de acero sin costura se fabrican perforando palanquillas de acero sólidas y luego laminándolas y extendiéndolas hasta formar un tubo hueco completo y continuo. Esto es fundamentalmente diferente de la tubería soldada, que se fabrica soldando placas laminadas.

Diferencias entre la tubería y el revestimiento de acero sin costura:

Revestimiento: 

En la ingeniería de perforación petrolera, el revestimiento de acero sin costura sirve como estructura portante permanente para la construcción del pozo. Se instala en capas para aislar la formación, evitar colapsos, controlar la presión y proporcionar un paso seguro para la perforación y la producción.

Ubicación: Desde la boca del pozo hasta la profundidad objetivo, después de la cementación, se adhiere a la formación y constituye una estructura permanente. 

Tubería de producción (*Tubing*):
La tubería de producción API se utiliza en operaciones de perforación como conducto para la extracción de petróleo y gas. Se instala en el interior del revestidor de producción para transportar los hidrocarburos desde la formación productora hasta la superficie; asimismo, puede emplearse para la inyección de agua, la estimulación de la producción y otras operaciones.

Ubicación: Situada en el interior del revestidor de producción; es reemplazable y constituye el conducto utilizado para transportar petróleo y gas dentro del pozo.

Por qué se deben utilizar tubos de acero sin costura en lugar de tubos soldados en la industria petrolera?

Los tubos de petróleo soportan cargas extremadamente complejas en el fondo del pozo (enorme tensión, compresión, torsión, flexión y presión interna y externa). Los tubos de acero sin costura, gracias a su ventaja inherente de no tener costuras de soldadura, son la única opción que cumple con los siguientes requisitos:

1. Integridad estructural y alta resistencia: El cuerpo del tubo sin costura cuenta con líneas de flujo metálicas continuas, rendimiento uniforme en toda la circunferencia y ausencia de puntos débiles como las costuras de soldadura, lo que le permite soportar cargas complejas.
2. Excelente capacidad de soportar presión: El espesor de pared uniforme y el material garantizan una resistencia estable y predecible a la presión interna y a la extrusión externa.
3. Excelente resistencia a la fatiga y a la corrosión: La microestructura no uniforme y la concentración de tensiones en la zona libre de soldadura resultan en una mayor vida útil y fiabilidad en entornos corrosivos.

Las tuberías de acero soldadas se fabrican mediante laminación y soldadura de placas/flejes de acero. Presentan costuras de soldadura rectas, y su resistencia a la presión se ve afectada en gran medida por la calidad de la soldadura, siendo mucho menor que la de las tuberías sin costura. Se utilizan raramente en proyectos de perforación petrolera y solo pueden emplearse en algunos conductos superficiales de baja presión o tuberías de agua/gas.

Normas y Grados:

A nivel mundial, siguen la norma API SPEC 5CT, utilizando grados de acero específicos para identificar su resistencia (el número indica el límite elástico mínimo, expresado en miles de libras por pulgada cuadrada o ksi).

Grados comunes de acero para tuberías de revestimiento sin costura: H-40, J-55, K-55, N-80, L-80, C-90, T-95, P-110, Q-125, etc.

Grados comunes de acero para tuberías de producción sin costura: J-55, N-80, L-80, P-110, etc.

Cómo distinguir entre tubos de revestimiento y tubería de producción de acero sin costura?

Por lo general, resulta muy difícil distinguir entre el revestidor (*casing*) y la tubería de producción (*tubing*) a simple vista, ya que ambos parecen grandes tubos de acero. En fábricas o emplazamientos de pozos, la inspección visual por sí sola suele ser insuficiente para diferenciarlos; es necesario realizar una evaluación integral basada en la ubicación, el tamaño, las marcas y la función.

1. Marcas grabadas en el acero: Verificar directamente las marcas grabadas en el tubo (que incluyen especificaciones, grado de acero, norma, fabricante, etc.) es el método más fiable.
2. Tipo de rosca: Los revestidores suelen tener roscas macho cónicas en ambos extremos, lo que requiere un acoplamiento independiente para la conexión; la unión resultante presenta un aspecto corto y robusto. La tubería de producción (*tubing*), por otro lado, presenta una rosca macho en un extremo y una rosca hembra en el otro, lo que permite su enroscado directo; la unión es relativamente esbelta y las roscas son más precisas.
3. Diferencias de tamaño: El revestidor (*casing*) suele tener un diámetro mayor (comúnmente 9-5/8″, 13-3/8″, etc.) y paredes muy gruesas, asemejándose a una columna de carga. La tubería de producción, en cambio, tiene un diámetro menor (comúnmente 2-3/8″, 2-7/8″, 3-1/2″, etc.) y paredes relativamente delgadas, presentando el aspecto de una tubería interna.
4. Ubicación y condiciones de apilamiento: En el sitio del pozo, el revestidor nuevo suele apilarse horizontalmente, con tramos individuales de longitud uniforme (aprox. 12 metros) y sin acoplamientos (estos se embalan por separado); la tubería de producción puede conectarse formando tramos más largos o "stands" (grupos de tres) apoyados verticalmente contra la torre de perforación, o bien apilarse horizontalmente.
5. Recubrimiento superficial: El revestidor utiliza comúnmente recubrimientos de barniz o asfalto, principalmente para su almacenamiento y prevención de la oxidación. La tubería de producción emplea con mayor frecuencia recubrimientos anticorrosivos completos (como resina epoxi) en diversos colores (verde, rojo, azul, etc.), debido a su contacto prolongado con fluidos corrosivos.

Preguntas frecuentes:

1. Cuál es la diferencia fundamental entre el revestimiento y la tubería de producción?

Esta es la diferencia entre un componente estructural y una tubería de impulsión. El revestimiento es una estructura portante permanente que forma el pozo y se extiende directamente desde la boca del pozo hasta el subsuelo. Tras la cementación, se utiliza para aislar la formación. La tubería de producción (tubing) es una tubería de producción reemplazable suspendida dentro del revestimiento, utilizada específicamente para transportar petróleo y gas desde el fondo del pozo hasta la superficie.

2. Por qué la tubería de producción se puede reemplazar, pero la tubería de revestimiento no?

La tubería de producción se suspende mediante un colgador en la boca del pozo y no requiere cementación; se puede recuperar y reemplazar completamente. La tubería de revestimiento está cementada permanentemente entre la formación y la capa superior; reemplazarla equivale a una nueva perforación. 1. Un solo pozo es técnicamente inviable y económicamente insostenible.

3. Por qué son diferentes las roscas de la tubería de producción y la tubería de revestimiento?

Debido a los diferentes requisitos funcionales.
Roscas de la tubería de revestimiento: Priorizan la resistencia de la conexión y la presión de sellado. Principalmente roscas trapezoidales API o roscas especiales de alto rendimiento.
Roscas de la tubería de producción: Priorizan la fiabilidad y la estanqueidad al gas durante el montaje y desmontaje repetidos. Principalmente roscas redondas API o roscas especiales con sellos metálicos.

4. Cómo seleccionar el grado y el tamaño del acero para el revestimiento y la tubería de producción de un pozo?

Tamaño: Determinado por el programa de revestimiento, ordenado de mayor a menor (p. ej., revestimiento de 13-3/8″ dentro de revestimiento de 9-5/8″).

Grado de Acero y Espesor de Pared: Calculado y seleccionado en función del esfuerzo compresivo externo máximo, presión interna y fuerza de tracción requerida para cada capa de revestimiento/tubería, según normas API, buscando la solución económicamente óptima y garantizando la seguridad (grados de acero comunes: N80, L80, P110).

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