IBB   26815
INSTITUTO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN BIOINGENIERIA Y BIOINFORMATICA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
MODELOS SIMPLIFICADOS DE ESTIMACION DE VIDA A LA FATIGA DE BAJOS CICLOS DE COILED TUBING
Autor/es:
PALAVECINO, JORGE; JESSICA WAINSTEIN; CONSTANZA FLORIDIA; AGUSTIN SUAREZ; JUAN PEREZ IPIÑA
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; SAM CONMAET 2022; 2022
Institución organizadora:
Universidad Nacional de Mar del Plata INTEMA
Resumen:
Los Coiled Tubing (CT) son tubos de acero de diámetros que varían entre 25 y 90 mm, con espesores de 2 a 7 mm cuya longitud puede alcanzar más de 7000m. Se encuentran enrollados en bobinas de 3m de diámetro externo y se fabrican por soldadura longitudinal de una chapa de acero. Estos tubos se utilizan para llevar ?servicios? al fondo del pozo. Los ?servicios? son operaciones específicas como bombeo, acidificación y cableado eléctrico, las cuales deben realizarse sin estorbar al resto del equipamiento y actividades en el mismo. El tubo es generalmente presurizado durante su uso. Un ?cuello de ganso? guía al tubo hacia una unidad de inyección, la cual lo transporta dentro y fuera del pozo. Una vez completada la operación, el tubo es retirado del pozo y enrollado en el carretel para ser transportado a la siguiente posición de trabajo. Generalmente, la vida a la fatiga de los CT está controlada por ciclos de flexión causados por desenrollar y enrollar el tubo en el carretel junto con su paso por el cuello de ganso. Otras solicitaciones están presentes durante su uso, pero no necesariamente en simultáneo, como tensiones axiales y circunferenciales. En el caso de las circunferenciales causadas por la presión interna, las mismas están bien por debajo de la tensión de fluencia del material. Las tensiones axiales más importantes son producidas por varios factores: presión interna, motor hidráulico del carretel, peso del tubo y del fluido inyectado al fondo del pozo y fuerzas de fricción entre el tubo y el casing. Sin embargo, de todas estas tensiones axiales solo las generadas por flexión superan la tensión de fluencia. En operaciones normales de servicio los CT sufren 2-3% de deformación plástica al pasar por el cuello de ganso y ser enrollado en el carretel. Por otro lado, además de las deformaciones plásticas por flexión, también se han observado en el campo crecimiento diametral de hasta un 30% junto con ovalización y alargamientos axiales.Se estudiaron dos modelos sencillos de estimación de vida a la fatiga: Manson Coffin y Manson Halford con dos suposiciones diferentes: 1- Fatiga multiaxial, 2- Fatiga uniaxial. Estas dos hipótesis se plantearon ya que primero fue analizada una situación de multiaxialidad de tensiones (la componente de tensión axial por flexión y la componente circunferencial por presión interna) que varían cíclicamente. Por otro lado, la segunda suposición es que, al fallar estos tubos por fatiga de bajo ciclo, la mayor parte de la vida se consume en hacer crecer una fisura que en muy pocos ciclos ya se nucleó. Entonces se optó por considerar una situación uniaxial, considerando solo las componentes mayores que son las de flexión. Como regla de suma de daño se utilizó Palgrem-Miner. Se pudo observar que la hipótesis de fatiga uniaxial no ajusta bien los resultados experimentales obtenidos de bibliografía, mientras que la hipótesis multiaxial sí lo hace. Entre los dos modelos elegidos, Manson-Coffin ajusta mejor los puntos experimentales, Figura 1 siendo Manson-Halford un ?lower bound?, ya que tiene en cuenta el efecto de la tensión media restándola escalarmente al coeficiente de resistencia a la fatiga de la ecuación de Manson-Coffin.