El casing es una tubería de gran diámetro que se ensambla e inserta en una sección recientemente perforada de un pozo . De manera similar a los huesos de una columna que protegen la médula espinal, la carcasa se coloca dentro del pozo perforado para proteger y sostener la corriente del pozo. La parte inferior (y a veces la totalidad) generalmente se mantiene en su lugar con cemento . [1] Las sartas más profundas generalmente no están cementadas hasta la superficie, por lo que el peso de la tubería debe ser soportado parcialmente por un soporte de revestimiento en la boca del pozo .
El revestimiento cementado en su lugar ayuda al proceso de perforación de varias maneras: [2]
El diseño óptimo del programa de revestimiento disminuye los costos de construcción del pozo, mejora la eficiencia de las operaciones y también disminuye los impactos ambientales. [3]
Una sarta de metal ligeramente diferente, llamada tubería de producción , se utiliza a menudo sin cemento dentro de la sarta de revestimiento final de un pozo para contener los fluidos de producción y transportarlos a la superficie desde un yacimiento subterráneo .
En las etapas de planificación de un pozo, un ingeniero de perforación , generalmente con el aporte de geólogos y otros, seleccionará las profundidades estratégicas a las que será necesario revestir el pozo para que la perforación alcance la profundidad total deseada. Esta decisión a menudo se basa en datos del subsuelo, como presiones y fortalezas de la formación , integridad del pozo , [4] y se equilibra con los objetivos de costos y la estrategia de perforación deseada. [2]
Una vez determinadas las profundidades del conjunto de carcasa, se deben seguir los tamaños de los orificios y los tamaños de la carcasa. El orificio perforado para cada sarta de revestimiento debe ser lo suficientemente grande como para acomodar el revestimiento que se colocará en su interior, dejando espacio para el cemento entre el exterior de ese revestimiento y el orificio. Además, las barrenas posteriores que continuarán perforando obviamente deben pasar a través de las sartas de revestimiento existentes. De este modo, cada sarta de revestimiento tendrá posteriormente un diámetro menor. El diámetro interior de la sarta de revestimiento final (o el penúltimo en algunos casos de finalización de un revestimiento) debe acomodar la tubería de producción y el hardware asociado, como empacadores, mandriles de elevación por gas y válvulas de seguridad subterráneas.
El diseño del revestimiento para cada tamaño de tubería diseñada se realiza calculando las peores condiciones que pueden enfrentarse durante la perforación y durante la vida útil del pozo. Las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción longitudinal y la resistencia al estallido y al colapso (calculadas considerando los efectos biaxiales de las tensiones axiales y circulares), deben ser suficientes a diversas profundidades. Las tuberías de diferentes resistencias a menudo comprenden una larga sarta de revestimiento, que normalmente tendrá la mayor tensión axial y quizás los diferenciales de presión de explosión internos más altos en las partes superiores, y las mayores cargas de colapso en las profundidades del pozo debido a la presión externa versus la presión interna reducida.
Las sartas de revestimiento están sostenidas por colgadores de revestimiento que se fijan en la boca del pozo , que luego será rematado con el árbol de Navidad . Los miembros inferiores de la cabeza del pozo generalmente se instalan encima de la primera sarta de revestimiento después de que se haya cementado en su lugar.
Por lo general, un pozo contiene múltiples intervalos de revestimiento colocados sucesivamente dentro del recorrido de revestimiento anterior. [2] Los siguientes intervalos de revestimiento se utilizan normalmente en un pozo de petróleo o gas:
La carcasa del conductor sirve como soporte durante las operaciones de perforación, para el retorno del flujo durante la perforación y cementación de la carcasa de superficie y para evitar el colapso del suelo suelto cerca de la superficie. Normalmente puede variar de tamaños como 18 a 30 pulgadas (460 a 760 mm). [5]
El propósito del revestimiento de superficie es aislar las zonas de agua dulce para que no se contaminen durante la perforación y terminación. El revestimiento de superficie es el más estrictamente regulado debido a estas preocupaciones ambientales, que pueden incluir la regulación de la profundidad del revestimiento y la calidad del cemento. Un tamaño típico de carcasa de superficie es 13+3 ⁄ 8 pulgadas (340 mm). [5]
Puede ser necesario un revestimiento intermedio en intervalos de perforación más largos donde el peso del lodo de perforación necesario para evitar explosiones puede causar una presión hidrostática que puede fracturar formaciones menos profundas o más profundas. La ubicación del casing se selecciona de modo que la presión hidrostática del fluido de perforación permanezca en un nivel de presión que se encuentre entre las presiones de poro de la formación y las presiones de fractura. [sesenta y cinco]
Para reducir costos, se puede usar un revestimiento que se extienda justo por encima de la zapata (parte inferior) del intervalo de revestimiento anterior y cuelgue del fondo del pozo en lugar de en la superficie. Por lo general, puede ser de 7", aunque muchos revestimientos coinciden con el diámetro de la tubería de producción . [5]
En realidad, pocos pozos producen a través de revestimiento, ya que los fluidos productores pueden corroer el acero o formar depósitos como asfaltenos o ceras de parafina y el mayor diámetro puede hacer que el flujo sea inestable. Por lo tanto , la tubería de producción se instala dentro de la última sarta de revestimiento y el espacio anular de la tubería generalmente se sella en el fondo de la tubería mediante un empacador . Los tubos son más fáciles de quitar para mantenimiento, reemplazo o para diversos tipos de operaciones de reparación. Es significativamente más liviano que el revestimiento y no requiere una plataforma de perforación para entrar y salir del pozo; Para ello se utilizan "equipos de servicio" más pequeños.
La cementación se realiza haciendo circular una lechada de cemento a través del interior del revestimiento y hacia el espacio anular a través de la zapata del revestimiento en la parte inferior de la sarta de revestimiento . Para colocar con precisión la lechada de cemento en el intervalo requerido en el exterior de la carcasa, se bombea un tapón con un fluido de desplazamiento detrás de la columna de lechada de cemento, que "golpea" la zapata de la carcasa e impide un mayor flujo de fluido a través de la zapata. . Esta protuberancia se puede ver en la superficie como un pico de presión en la bomba de cemento. Para evitar que el cemento regrese al interior de la carcasa, un collar flotante encima de la zapata de la carcasa actúa como válvula de retención y evita que el fluido fluya hacia arriba a través de la zapata desde el espacio anular.
Un movimiento axial y rotacional prolongado y recurrente dentro de la carcasa causaría desgaste en el interior de la carcasa, con la probabilidad de reventones , pérdida de producción y otras complicaciones peligrosas y costosas.
Las siguientes condiciones contribuyen al desgaste de la carcasa:
Las siguientes son recomendaciones de medidas preventivas para minimizar el desgaste de la carcasa: