DISEO DE CAERIAS POR EL MTODO DE CARGA MAXIMACriterios para el Diseo. La trayectoria se disea en base al anlisis anticolisin y de interferencia magntica que debe realizarse antes de iniciar la perforacin, debido a que en la misma locacin (well pad) se encuentran 5 pozos ya perforados: 4 direccionales y uno vertical. Tendr dos componentes direccionales: el primero en forma de S invertida entre 300 y 2522,43 pies (MD) y el segundo de radio largo a partir de 7402,43 hasta 11181,77 pies (MD) con una longitud adicional horizontal de aproximadamente 1000 pies.La Presin Mxima Admisible, es la correspondiente a la Presin de pruebaen zanja (en instalaciones medias de la Ingeniera Sanitaria 1.5 la clase), la que, alser una presin alcanzada para probar la bondad de la obra garantiza que lostransitorios hasta ese valor sern soportados por la tubera sin necesidad dedispositivos especiales anti-ariete.De todo lo expuesto previamente se deduce que el concepto de Clase deuna tubera est restringido a las conducciones a presin y est fundamentado enla solicitacin Presin Interna, en rgimen permanente o esttico como casoparticular.Pero las tuberas instaladas en zanja estn sometidas a las solicitacionesexternas actuantes debidas al relleno y al trnsito.Evidentemente, el material de relleno habr de ejercer una accin osolicitacin sobre la tubera que tender a deformarla (ovalizarla) en funcin de lascaractersticas elsticas de la misma y del suelo de apoyo. Obviamente laintensidad de la solicitacin depender de las caractersticas del suelo del relleno yde apoyo y de la Interaccin Zanja-Tubera (Cobra especial sentido laconsideracin relativa a la mayor o menor deformacin de la tubera, segn secomporte sta como rgida o flexible).En efecto, a la solicitacin por presin interna en rgimen permanente, laque en realidad nos posibilita la Preseleccin de la clase de la tubera,deber agregarse la verificacin de las solicitaciones externas debidas a las cargasde relleno y trnsito, que incidir sobre la conduccin en funcin de lasdimensiones y caractersticas de la zanja, y de las propiedades mecnicas delsuelo y del material constituyente de la tubera.Por otra parte, desde que la tubera requiere Regulacin o que puedeconstituir una Impulsin, es evidente que deber ser evaluado el siempre complejoproblema de los movimientos transitorios, ms conocido por la denominacin deGolpe de Ariete. Problemtica que se presenta en forma distinta en las tuberasrgidas o flexibles, pero que siempre es necesario tener en cuenta no slo paraevaluar las sobrepresiones en el caso de las primeras y las depresiones para elcaso de las segundas (que son susceptibles al colapso por Aplastamiento) sinotambin para el dimensionado y ubicacin de los accesorios que posibiliten acotarconvenientemente sus efectos.Resumiendo los conceptos vertidos diremos que una tubera enterrada y apresin se encuentra sometida a cuatro solicitaciones, a saber:a) Debida a la presin interna en rgimen permanente y que en el proceso dePreseleccin define la Clase de la tubera a verificar.b) Debida a la sobrepresin interna variable entre valores positivos ynegativos del rgimen impermanente (transitorios o Golpe de Ariete),cuya relacin con la Clase a travs del concepto de PMA (PresinMxima Admisible) fue estudiado previamente.c) Debida a la carga del material de relleno.d) Debida a la carga dinmica de Trnsito.De acuerdo a lo expuesto previamente con la solicitacin a) puede procedersea la Preseleccin de la tubera o determinacin de la clase de la misma, la quedeber ser posteriormente verificada a las solicitaciones b), c) y d).Nota: Ntese que para el caso de tuberas destinadas a drenaje (cloacas y pluviales), evidentemente no existen lassolicitaciones a) y b), por lo que su seleccin debe hacerse sobre la base de las solicitaciones c) y d) y pierde sentido,consecuentemente, el concepto de clase como criterio de preseleccin.La teora y la prctica ensean que existe una importante interaccin tuberazanjapor lo que el proyectista deber evaluar el conjunto de las solicitaciones ensu diseo. En efecto la zanja, en funcin de la granulometra de su lecho, de laspropiedades del suelo del fondo, de los laterales, del ancho B y de sus propiedadesmecnicas, ejercer acciones que pueden ayudar a la tubera a resistir las cargasen mayor o menor grado.Por ejemplo, si se piensa en una tubera rgida apoyada en una cama deHormign abarcando un gran ngulo de apoyo, es evidente que resistir muchams carga que si est apoyada en suelo y con pequeo ngulo de apoyo. En estecaso a igualdad de solicitacin, la tubera del primer caso puede tener un espesorsensiblemente menor, puesto que es ms ayudada por la zanja. Es decir quesera econmica la tubera pero costosa la obra.Otro ejemplo importante, y poco tenido en cuenta, que tiene a la clase de latubera como protagonista principal, es el caso de los materiales extrusivos (PVC,polietileno de alta densidad y otros), para los cuales el dimetro comercial, es eldimetro interno, por lo que al aumentar la clase (consecuentemente su espesor)disminuye su capacidad de transporte.De lo expuesto se deduce un nuevo anlisis comparativo a realizar entre lastuberas de los materiales mencionados y otros que ofrece el mercado.En efecto, la variacin de la presin interna en funcin de la topografa conseguridad habr de variar las "clases" con el recorrido de la conduccin. Porconsiguiente al ser requerida una clase mayor variar el dimetro interno, variartambin el caudal a transportar y eso nos llevar a un aumento del dimetrocomercial por sobre el preseleccionado en primera aproximacin. En este caso losdimetros comerciales que prestan un servicio mnimo equivalente resultarndistintos con una evidente influencia en el anlisis de precios comparativo conmateriales no extrusivos.

Pegamiento de tubera Cuando la tubera no se puede mover se dice que est pegada, problema que impide rotarla y circular fluido por el pozo. Las principales causas de pegamiento pueden ser clasificadas en tres categoras: Empaquetamiento (Pack-off) Pega diferencial. Geometra del pozo.

Empaquetamiento Ocurre generalmente cuando pequeas partculas de la formacin caen dentro del hueco a la altura de los lastra-barrenas o de las herramientas con dimetro cercano al del pozo, llenando el espacio anular alrededor de la sarta de perforacin. Pega Diferencial Cuando se perfora formaciones permeables se crea una costra o revoque de lodo debido a que la presin hidrosttica es mayor a la de la formacin, siendo en consecuencia menor el dimetro del hueco en esas zonas. Entonces la presin diferencial existente origina que la tubera se adhiera a la pared del hueco causando el pegamiento de la misma y dificultando tanto el movimiento como la rotacin de la sarta. El problema es mayor cuando son pozos desviados o en una sarta mal diseada o sin estabilizadores. Geometra del Pozo La pega de tubera se puede dar tanto al bajar como al recuperar la sarta de perforacin debido a que el ensamblaje de fondo es demasiado rgido para aceptar los cambios de direccin en la geometra del pozo. Vibraciones en la Sarta de Perforacin. Se ha demostrado que la vibracin en la sarta produce desgaste y fallas en la tubera y en la broca. Se reconoce tres tipos de vibracin: Torsional Axial Lateral Con el propsito de obtener una distribucin uniforme de la carga, se puedenfundir sobre el tubo y en las superficies superior e inferior de los apoyosbandas longitudinales de mortero, de yeso u otros materiales, que una vezcuradas no excedan de 25 mm de altura. El ancho de las bandas de mortero nopuede ser mayor de 80 mm/m de dimetro del tubo y en ningn caso menor de25 mm. La cara de la banda que quede en contacto con los apoyos debe serplana.El calibrador que se utilice para verificar si el tubo lleg al agrietamiento debeser del tipo galga (hoja metlica), con las dimensiones indicadas en la FiguraLos especmenes o tubos en el momento del ensayo no deben presentarhumedad visible ni haber sido sometidos a temperaturas inferiores a 4 Cdurante las 24 horas previas a la realizacin del ensayo.El tubo que va a ser ensayado se colocar sobre los apoyos inferiores teniendocuidado de que descanse en la forma ms uniforme posible sobre ellos y a lolargo de toda su longitud.Se marca en el tubo el punto medio entre los dos apoyos inferiores y seestablece el punto diametralmente opuesto. Esto se hace para cada extremo deltubo.Se coloca la viga superior (la que va a transmitir la carga) en tal forma quecoincida con las marcas citadas en el numeral 5.3 y se alinea simtricamenteen la mquina de prueba.Se procede a aplicar la carga a la velocidad especificada en el numeral 4.1hasta que aparezca una grieta con un ancho de 0.30 mm o hasta que se hayaalcanzado la carga de rotura especificada. Si se exigen ambos requisitos, esdecir la grieta de 0.30 mm y la carga de rotura, no habr necesidad demantener la velocidad de aplicacin de la carga a partir del momento en que sepresente la grieta mencionada.La carga que produce en el tubo una grieta de 0.30 mm de ancho en unalongitud mnima de 30 cm, es la carga D que determina la resistencia del tuboal agrietamiento.Se considera que la grieta tiene un ancho de 0.30 mm cuando el calibradorpenetre sin forzarlo 1.5 mm en intervalos cortos y a lo largo de 30 cm.Si los equipos de ensayo presentan problemas mecnicos que ocasionen la falladel espcimen se debe descartar el resultado obtenido y tomar un nuevoespcimen.Para tubos de gres y de concreto simple, la resistencia R en kilogramos pormetro kg/m ( Newton por metro N/m) se encuentra dividiendo la carga totalsobre el tubo, por la longitud ensayada.

la resistencia mxima o carga D enkilogramos por metro por cm de dimetro kg/m/cm ( Newtons por metro pormm de dimetro N/m/mm), se encuentra dividiendo la carga total sobre eltubo, por la longitud ensayada y por el dimetro nominal del tubo.Longitud Ensayada,L(m) Dimetro interno (mm)Los valores mnimos de resistencia a la rotura ocarga D, que deben cumplir los tubos ensayados para ser aceptados para suuso, son los establecidos en las normas NTC 401 para el caso de tubos deconcreto reforzado y NTC 1022 para el caso de tubos de concreto simple.Para disear por tensin se debe considerar los siguientes criterios: Resistencia a la Tensin Es el mximo valor para que ceda por tensin el cuerpo de la tubera. Se obtiene por medio de tablas. Factor de Seguridad por Tensin Se aplica para disminuir la capacidad de la resistencia a la tensin de la tubera, de manera que se obtenga una carga permisible (mxima). El valor generalmente es 1,1. Carga Permisible Carga mxima que puede colocarse en la tubera, incluyendo las contingencias. Carga de Trabajo Es la tensin mxima esperada que puede ocurrir durante operaciones normales. Margen de Sobretensionamiento Overpull Es la capacidad adicional a la carga de trabajo (PW), y que se utiliza para superar problemas como el arrastre esperado, posible atrapamiento y aplastamiento por cuas. Los valores tpicos de Overpull estn entre 50,000 y 150,000 lbs.

Criterios de Diseo Presin de Colapso Generada por la columna del lodo de perforacin, que acta sobre el exterior del revestidor; a medida que la profundidad aumenta la presin de colapso es mayor. Figura 2. Presin de colapso Presin de Estallido Se refiere a la mxima presin de formacin que resulta al ocurrir un influjo del pozo. Figura 3. Presin de estallido Tesnsin La mayor parte de la tensin axial proviene del mismo peso del revestidor. Para el diseo se considera un factor de seguridad por tensin de 1,8. 5.2 Procedimiento de Diseo de la Tubera de Revestimiento

En el clculo de todas las secciones del revestidor se considera un gradiente de formacin de 0,48 psi/pie. Datos requeridos para cada seccin: Profundidad inicial Profundidad de asentamiento Dimetro externo Densidad del lodo de perforacin

Factores de seguridad considerados en todas las secciones: Estallido: 1,10 Colapso: 1,125 Tensin: 1,8

Procedimiento: 1. Clculo de parmetros que intervienen en el diseo: Presin de formacin Presin hidrosttica Presin de colapso Presin de estallido Distancia del punto neutro 2. Seleccin del revestimiento con las caractersticas requeridas y cuya resistencia al colapso sea mayor que el valor calculado. 3. Clculo y anlisis de la resistencia permisible a la tensin. 4. Anlisis de la Resistencia al Estallido 5. Determinar cantidad de tubos