Diseño, manejo y selección de tuberias de producción

Diseño de la Sarta de Perforación

James Roxo/Ashley Fernandes

Objetivos
• • Describir y calcular los efectos de las fuerzas físicas sobre el acero. Ser capaz de nombrar y describir las principales leyes físicas y su relación con el comportamiento del acero. • Conocer donde se puede conseguir información sobre la propiedades de los tubos de acero. • Ser capaz de seleccionar el grado deacero adecuado para diferentes aplicaciones. • Describir y ser capaz de aplicar factores de seguridad (también conocidos como factores de diseño) y factores de corrección.

DE Feb 2002

Relación de Leyes Físicas
Los conceptos importantes son: • Esfuerzo • Tensión • Ley de Hook • Modulo de Young • Límite Elástico • Resistencia a la Fluencia / Resistencia a la Tensión
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EsfuerzoEl acero es un material elástico, hasta cierto límite. Si una carga de tensión es aplicada al acero (ESFUERZO), el acero se estirara (TENSION). Si usted duplica la carga, doblara la cantidad en que el acero se estira. El esfuerzo es definido como una carga ÷ área seccional cruzada. Las unidades son normalmente Libras por pulgada al cubo. Al esfuerzo se le da normalmente el símbolo de σ (SímboloGriego Sigma).

Hale mas duro (mas esfuerzo)!!!

Pero se estirara más (más tensión)!!!

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Esfuerzo - Ejemplo
• Si una tubería de perforación nueva de 5” tiene una sección transversal de 5.2746 pulgadas cuadradas y soporta una carga de 100,000 lbs, Cual es el esfuerzo en la tubería? • • •
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•

Si una tubería de perforación nueva de 3.5” tiene una seccióntransversal de 4.3037 pulgadas cuadradas y soporta una carga de 100,000 lbs, Cual es el esfuerzo en la tubería?

• • •

Esfuerzo = Carga ÷ Área Esfuerzo = 100,000 ÷ 4.3037 Esfuerzo = 23,235 psi

Esfuerzo = Carga ÷ Área Esfuerzo = 100,000 ÷ 5.2746 Esfuerzo = 18,960 psi

Tensión
La Tensión se define como la cantidad de estiramiento ÷ longitud original. La Tensión no tiene unidades, es unaproporción. Tensión generalmente se le da el símbolo ε (El símbolo Griego Epsilon). La Tension puede deberse a un esfuerzo aplicado o

ó

expansion térmica. ç Longitud Original èç---------------- Estiramiento ----------------- è

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Tensión - ejemplo
• Una sarta de perforación de 10,000 pies de largo, esta pegada en el hoyo. Se marca la tubería con una tiza en la mesa rotaria. Después dejalar la tubería se hace otra marca. Las marcas están a 2 pies de separación. Cual es la Tensión? • • • Tensión = Estiramiento ÷ Longitud Original Tensión = 2 ÷ 10,000 Tensión = 0.0002 • • Tensión = 2 ÷ 5,000 Tensión = 0.0004 • • Una sarta de perforación de 5,000 pies de largo, esta pegada en el hoyo. Se marca la tubería con una tiza en la mesa rotaria. Después de jalar la tubería se hace otramarca. Las marcas están a 2 pies de separación. Cual es la Tensión? Tensión = Estiramiento ÷ Longitud Original

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Relación Esfuerzo - Tensión
La Ley de Hook dice;
“Dentro los límites elásticos, el esfuerzo es proporcional a la Tensión”. Si el Esfuerzo ∝ Tensión, entonces Esfuerzo ÷ Tensión debe ser constante. Esta constate se llama Modulo de Young de Elasticidad. El símbolo griego Ε(Epsilon) se usa para denotar del Modulo Young Ε Para el acero = 30,000,000 psi (30 x 106 psi) Ε Para el aluminio = 10,500,000 psi (10.5 x 106 psi)
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Módulo de Young - ejemplo
• Una tubería de 5 pulgadas • cuadradas de sección transversal esta pegada. Después de sobre-tensionar las 100,000 lbs se observa un estiramiento de 5 pies. A que profundidad se encuentra el punto depegadura? • Esfuerzo = 20,000 psi • Tensión = 20,000 ÷ 30,000,000 • = 0.00067 • Tensión = 5 ÷ Longitud Original • Entonces la Longitud Original = 5 ÷ 0.00067 = 7,463’ Una tubería de 4.5 pulgadas cuadradas de sección transversal esta pegada. Después de sobretensionar las 90,000 lbs se observa un estiramiento de 6 pies. A que profundidad se encuentra el punto de pegadura? Esfuerzo = 20,000 psi Tensión =...