La tubería de revestimiento de pozo es un tubo de gran diámetro que se utiliza principalmente para asegurar las paredes o los pozos de petróleo y gas natural. Una vez insertada en el pozo, la tubería de revestimiento se cementa en su lugar para evitar el colapso de la pared del pozo, aislar las formaciones rocosas y garantizar la circulación del lodo de perforación, asegurando así operaciones de perforación y extracción sin problemas. Debido a su importancia y practicidad, la tubería de revestimiento de pozo se utiliza comúnmente, con diámetros externos que suelen oscilar entre milímetros y 508 milímetros. La importancia crítica de la tubería de revestimiento de pozo en las operaciones de perforación es evidente, ya que su calidad afecta directamente la seguridad y la eficiencia de las operaciones de perforación. Uno de los factores clave que determinan el rendimiento y la confiabilidad de la tubería de revestimiento de pozo es su material. A continuación, proporcionaremos una introducción detallada de los principales materiales utilizados para la tubería de revestimiento de pozo.
Los materiales de la tubería de revestimiento de pozo incluyen principalmente acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable y plástico.
Acero al carbono:
El acero al carbono es uno de los materiales más comunes para la tubería de revestimiento de pozo. Ofrece buenas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, adecuado para la mayoría de los pozos de petróleo y gas. El revestimiento de tuberías de pozo de acero al carbono generalmente utiliza grados como J55, N80, L80 según las especificaciones API 5CT. Estos materiales proporcionan alta resistencia y resistencia a la corrosión, cumpliendo con los requisitos de los pozos de petróleo y gas en general. Los grados más bajos como J55 y N80 se utilizan para tuberías soldadas. Las tuberías de petróleo transportan petróleo desde los yacimientos hasta la superficie a través de acoplamientos o conexiones integrales.
Acero de aleación:
El acero de aleación ofrece mayor resistencia y excelente resistencia a la corrosión, adecuado para condiciones duras como alta temperatura y presión. El revestimiento de tuberías de pozo de acero de aleación generalmente utiliza grados como C95, P110 según las especificaciones API. Estos materiales proporcionan mayor resistencia y mejor resistencia a la corrosión, adecuados para operaciones de perforación en tipos de pozos profundos y complejos.
Acero inoxidable:
El revestimiento de tuberías de pozo de acero inoxidable ofrece excelente resistencia a la corrosión y rendimiento a alta temperatura, adecuado para operaciones de perforación en entornos ácidos o alcalinos. El revestimiento de tuberías de pozo de acero inoxidable generalmente utiliza materiales como 316, 316L, conocidos por su alta resistencia a la corrosión y rendimiento a alta temperatura, previniendo eficazmente la corrosión y la deformación de la carcasa.
Revestimiento de tuberías de pozo de plástico:
El revestimiento de tuberías de pozo de plástico es un nuevo tipo de material de revestimiento, conocido por su peso ligero, resistencia a la corrosión y buenas propiedades de aislamiento, adecuado para condiciones operativas específicas. El revestimiento de tuberías de pozo de plástico generalmente está hecho de materiales como cloruro de polivinilo (PVC) o polietileno de alta densidad (HDPE), que ofrecen una excelente resistencia a la corrosión y un rendimiento a alta temperatura para satisfacer las demandas de ciertos tipos de pozos.
Además de los materiales comúnmente utilizados mencionados anteriormente para el revestimiento de tuberías de pozo, también existen otros materiales como aleaciones de titanio, aleaciones a base de níquel, etc. Estos materiales poseen propiedades especiales adecuadas para condiciones operativas extremas como el desarrollo de petróleo y gas en alta mar.
Producción e inspección de entubado de tuberías de pozo
La producción e inspección de entubado de tuberías de pozo debe cumplir con estándares y especificaciones estrictas para garantizar su calidad y confiabilidad.
Prueba de composición química:
Según SY/T6194-96, el entubado y sus acoplamientos deben utilizar el mismo grado de acero, con un contenido de azufre y fósforo por debajo del 0,045 %. Las muestras de análisis químico se toman según GB222-84 y se analizan según las secciones pertinentes de GB223. ASTM E59 y ASTM E350 se utilizan para el muestreo y análisis químico, respectivamente, según API SPEC 5CT1988 del Instituto Americano del Petróleo.
Prueba de propiedades físicas:
SY/T6194-96 requiere pruebas de aplanamiento (GB246-97), pruebas de tracción (GB228-87) y pruebas hidrostáticas. La especificación API 5CT1988 incluye pruebas hidrostáticas, pruebas de aplanamiento, pruebas de agrietamiento por tensión de sulfuro, pruebas de dureza (ASTM E18 o E10), pruebas de tracción, pruebas de impacto transversal (ASTM A370, ASTM E23) y determinación del tamaño de grano (ASTM E112).
La API especifica tres longitudes: R-1 (4,88-7,62 metros), R-2 (7,62-10,36 metros) y R-3 (10,36 metros y más).
Algunos productos importados están marcados con "LTC" para tuberías de revestimiento con rosca larga. Las importaciones japonesas pueden cumplir con las normas API o con las normas de fabricantes japoneses específicos (por ejemplo, Nippon Steel, Sumitomo, Kawasaki) con grados de acero como NC-55E, NC-80E, NC-L80, NC-80HE.
En los casos de reclamaciones se han observado defectos externos como roscas negras, daños en las roscas, pliegues en las tuberías, roturas de las roscas, espaciado estrecho de las roscas y discrepancias en el tamaño de los acoplamientos. Entre los problemas de calidad interna se incluyen la fragilidad de la carcasa y un bajo límite elástico.
Aplicaciones y especificaciones de la tubería de revestimiento de pozos
La aplicación de la tubería de revestimiento de pozos en la industria petrolera es crucial para la perforación y el transporte de petróleo y gas desde los pozos. Incluye tuberías de perforación, tubería de revestimiento de pozos y tubos de producción. Las tuberías de perforación conectan la broca y la plataforma de perforación, transmitiendo la potencia de perforación. La tubería de revestimiento de pozos sostiene el pozo durante la perforación y después de la finalización, lo que garantiza operaciones fluidas y el funcionamiento normal de todo el pozo. La tubería de producción transporta petróleo y gas desde el fondo del pozo hasta la superficie.
La tubería de revestimiento de pozos sirve como línea de vida de las operaciones de los pozos petroleros. Debido a las condiciones geológicas variables y los estados de tensión complejos en el fondo del pozo que involucran tensión, compresión, flexión y torsión, se imponen estrictos requisitos de calidad a la tubería de revestimiento. El daño a la tubería de revestimiento por cualquier motivo puede provocar una reducción de la producción o incluso el abandono de todo el pozo.
Las tuberías de revestimiento de pozos se clasifican en diferentes grados de acero, como J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, según la resistencia del acero en sí. La elección del grado de acero depende de las condiciones y profundidades del pozo. La resistencia a la corrosión también es necesaria en entornos corrosivos, mientras que la resistencia al colapso es esencial en áreas geológicamente complejas.
El 27MnCrV es un nuevo tipo de acero que se utiliza para producir tuberías de revestimiento de pozos de grado TP110T. Los aceros convencionales utilizados para tuberías de revestimiento de grado TP110T incluyen 29CrMo44 y 26CrMo4. En comparación con los dos últimos, el 27MnCrV contiene menos elementos raros, lo que reduce significativamente los costos de producción. Sin embargo, los procesos normales de austenización y temple para el 27MnCrV pueden dar como resultado una fragilidad por temple a alta temperatura, lo que lleva a una tenacidad al impacto menor e inestable.
Por lo general, se emplean dos métodos para abordar estos problemas: primero, un método de enfriamiento rápido después del templado para evitar la fragilidad a alta temperatura y mejorar la tenacidad; segundo, el temple subcrítico, que implica una austenización incompleta del grado de acero para mejorar eficazmente los elementos dañinos y las impurezas, aumentando así la tenacidad. El primer enfoque exige requisitos relativamente estrictos para el equipo de tratamiento térmico, lo que genera costos adicionales.
Para el acero 27MnCrV, AC1 = 736 °C, AC3 = 810 °C. El temple subcrítico implica un calentamiento entre 740 y 810 °C, con una temperatura de calentamiento seleccionada de 780 °C y un tiempo de remojo de 15 minutos; el templado posterior se realiza a 630 °C durante 50 minutos. El temple subcrítico calienta en la región de la fase α+γ, preservando algo de ferrita no disuelta durante el temple para mantener una mayor resistencia y al mismo tiempo mejorar la tenacidad. Además, las temperaturas de temple más bajas reducen la tensión de temple en comparación con los métodos convencionales, lo que minimiza la deformación. Esto garantiza un funcionamiento suave del tratamiento térmico y proporciona una excelente materia prima para el mecanizado de roscas posterior y otros procesos.
¿Cuáles son las clasificaciones de las tuberías de revestimiento de pozos?
Según sus escenarios de aplicación y funciones, las tuberías de revestimiento de pozos se pueden clasificar en tuberías de revestimiento de superficie, tuberías de revestimiento intermedias y tuberías de revestimiento de producción.
Tubería de revestimiento de pozos de superficie:
La tubería de revestimiento de pozos de superficie se utiliza principalmente para proteger las operaciones de perforación, evitando la contaminación de las zonas de gas y aguas poco profundas. Sostiene el equipo de boca de pozo y soporta el peso de las capas de revestimiento posteriores, lo que garantiza la seguridad de las operaciones de perforación.
Tubería de revestimiento de pozos intermedios:
La tubería de revestimiento de pozos intermedios se utiliza para aislar diferentes zonas de presión, lo que permite la circulación adecuada de los fluidos de perforación y protege la tubería de revestimiento de producción. La tubería intermedia también se utiliza para instalar dispositivos antirreventones, antifugas y tubos de escape para proteger las operaciones de perforación.
Tubería de revestimiento de pozos de producción:
La tubería de revestimiento de pozos de producción se utiliza para extraer petróleo y gas de los yacimientos subterráneos. Protege el pozo y facilita la estratificación del lodo de perforación.
Estas categorizaciones garantizan operaciones de perforación eficientes y seguras en diversas condiciones geológicas.
Los estándares de calidad para el revestimiento de tuberías de pozos en China han mejorado continuamente, y algunos superan los estándares de importación. Muchos productos diseñados localmente se encuentran entre los mejores del mundo. Las especificaciones técnicas para el revestimiento de tuberías de pozos nacionales incluyen:
Estándares y especificaciones para el revestimiento de tuberías de pozos petrolíferos
La superficie del revestimiento y las conexiones roscadas deben ser lisas, sin rebabas, rasgaduras o defectos que puedan interrumpir la rosca o comprometer la resistencia y las conexiones herméticas.
Según SY/T6194-96, las longitudes de revestimiento doméstico pueden variar de 8 a 13 metros. Se pueden proporcionar longitudes de revestimiento inferiores a 6 metros, pero no deben superar el 20% del revestimiento total.
Las superficies internas y externas del revestimiento deben estar libres de pliegues, rayas, delaminación, grietas, ondulaciones y cicatrices. Estos defectos deben eliminarse por completo, con profundidades que no superen el 12,5% del espesor nominal de la pared.
La superficie externa de los acoplamientos debe estar libre de pliegues, rayas, delaminación, grietas, ondulaciones, cicatrices y otros defectos.
En resumen, el revestimiento de tuberías de pozos desempeña un papel crucial en la industria petrolera. Se estima que para perforar un pozo de 1 metro se necesitan 62 kilogramos de revestimiento, incluidos 48 kilogramos de revestimiento, 10 kilogramos de tuberías, 3 kilogramos de barras de perforación y 0,5 kilogramos de brocas. Debido a su alta demanda y costo, existe un potencial significativo para ahorrar gastos y reducir costos. La mejora continua en los procesos de fabricación y la calidad del material ha mejorado significativamente el rendimiento y la confiabilidad del revestimiento de tuberías de pozos, lo que brinda una garantía sólida para las operaciones de perforación petrolera.
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