La tubería de revestimiento de acero es la columna vertebral estructural de cada pozo de petróleo y gas. Distribuido en cadenas sucesivas desde la superficie hasta la profundidad objetivo, recubre el pozo perforado, aísla las formaciones geológicas, controla las presiones en el fondo del pozo y proporciona el conducto sellado necesario para una producción segura. Sin él, la integridad del pozo (y todo el programa de terminación) es imposible.
Esta referencia técnica cubre la totalidad Especificación de tubería de revestimiento API 5CT : clasificaciones de grado y propiedades mecánicas, tamaños de diámetro exterior y rangos de espesor de pared, peso por pie, opciones de conexión estándar y premium, y criterios de selección que determinan qué grado es apropiado para un entorno de pozo determinado. ZC Steel Pipe fabrica carcasas API 5CT en grados N80, L80, P110, C110 y Q125, con patentes independientes en conexiones premium y experiencia en exportación en Medio Oriente, África y Sudamérica.
CONTENIDO
¿Qué es la tubería de revestimiento de acero?
Arquitectura de cadena de carcasa
Especificaciones de grado API 5CT
Tamaños de diámetro exterior y espesores de pared estándar
Peso de la carcasa por pie
Tipos de conexión
Carcasa de aleación de cromo para ambientes corrosivos
Guía de selección de grados
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué es la tubería de revestimiento de acero?
La tubería de revestimiento de acero es una tubería de acero ERW o sin costura de paredes gruesas y de gran diámetro que se cementa en su lugar dentro de un pozo perforado. Después de perforar cada sección de un pozo, se baja una sarta de revestimiento hasta el fondo de esa sección y se bombea cemento hacia el espacio anular entre el diámetro exterior del revestimiento y la pared de la formación. El cemento fragua para crear un sello hidráulico, fijando permanentemente la carcasa en su lugar y aislando las formaciones detrás de ella.
API 5CT: ESPECIFICACIÓN PARA REVESTIMIENTOS Y TUBOS La especificación API 5CT es el estándar que rige para revestimientos y tuberías utilizados en la construcción de pozos de petróleo y gas. Cubre grados de materiales, composición química, propiedades mecánicas (límite elástico, resistencia a la tracción, límites de dureza), tolerancias dimensionales, especificaciones de forma de rosca y requisitos de prueba. API 5CT es la base reconocida internacionalmente para la adquisición de carcasas y es requerida por la mayoría de los organismos reguladores nacionales y los estándares de las empresas operativas.
El revestimiento cumple cuatro funciones principales de ingeniería: soporte del pozo (prevención del colapso de formaciones inestables), aislamiento zonal (sellando acuíferos de agua dulce, zonas de pérdida de circulación y formaciones no productivas del intervalo productivo), contención de presión (proporcionando el recipiente a presión a través del cual los fluidos de producción son llevados a la superficie) y soporte de terminación (que sirve como anclaje para pistolas de disparos, empacadores, soportes de tubería y equipos de boca de pozo). Ver la gama de ZC de acoplamientos de carcasa.
2. Arquitectura de la cadena de carcasa
Un pozo típico utiliza múltiples sartas de revestimiento, cada una cementada dentro de la anterior, creando una estructura telescópica desde la superficie hasta la profundidad total. Cada sarta está diseñada para las condiciones específicas de presión, formación y carga encontradas en ese intervalo de profundidad.
Carcasa de conductores
Diámetro exterior típico:
18-5/8 – 20 pulgadas
Profundidad:
50 a 300 pies
Propósito:
Soporte de superficie del pozo, devuelve el fluido de perforación.
Grado típico:
K55, J55
Carcasa de superficie
Diámetro exterior típico:
13-3/8 – 16 pulgadas
Profundidad:
500 a 4000 pies
Propósito:
Protección del agua dulce, apoyo a la balanza de pagos
Grado típico:
K55, J55, N80
Carcasa intermedia
Diámetro exterior típico:
9-5/8 – 10-3/4 pulgadas
Profundidad:
3000 a 12 000 pies
Propósito:
Aislamiento de sobrepresión, control de pérdida de circulación.
Grado típico:
N80, L80, P110
Carcasa de producción
Diámetro exterior típico:
4-1/2 – 7 pulgadas
Profundidad:
TD (profundidad total)
Propósito:
Conducto de terminación, aislamiento de yacimientos.
Grado típico:
L80, P110, Q125, C110
Nota de campo: Diseño del programa de revestimiento El programa de revestimiento se establece durante la planificación del pozo en función de la presión de poro y el perfil del gradiente de fractura del pozo. La cantidad de sartas de revestimiento requeridas está determinada por la cantidad de barreras de presión necesarias, generalmente una sarta por transición de formación importante. Los pozos profundos de alta presión en el Golfo de México o en Medio Oriente pueden requerir cinco o seis sartas; un pozo sencillo y poco profundo en África puede necesitar sólo dos o tres. Esto afecta directamente el tonelaje de revestimiento requerido y debe establecerse claramente en cualquier discusión sobre adquisiciones antes de dimensionar el diámetro exterior y la calidad de la tubería.
3. Especificaciones de grado API 5CT
API 5CT organiza los grados de carcasa en cuatro niveles de especificación de producto (PSL-1 y PSL-2) y define los requisitos mecánicos y químicos para cada grado. A continuación se detallan los grados más relevantes para las carcasas intermedias y de producción (las aplicaciones donde la selección del grado es técnicamente crítica). Consulte también nuestras guías dedicadas sobre Carcasa API 5CT N80 y tubo de revestimiento T95.
| Grado |
mín. Rendimiento (psi) |
Máx. Rendimiento (psi) |
mín. Tracción (psi) |
Máx. Dureza (HRC) |
Servicio ácido |
PSL |
| N80 tipo 1 |
80.000 |
110.000 |
100.000 |
— |
No |
1 y 2 |
| N80Q |
80.000 |
110.000 |
100.000 |
— |
No |
1 y 2 |
| L80 |
80.000 |
95.000 |
95.000 |
23 |
Sí (SSC) |
1 y 2 |
| L80-9Cr |
80.000 |
95.000 |
95.000 |
23 |
Sí + CO₂ |
1 y 2 |
| L80-13Cr |
80.000 |
95.000 |
95.000 |
23 |
H₂S limitado |
1 y 2 |
| C90 |
90.000 |
105.000 |
100.000 |
25.4 |
Sí (SSC) |
1 y 2 |
| C95 |
95.000 |
110.000 |
105.000 |
— |
No |
1 solo |
| T95 |
95.000 |
110.000 |
105.000 |
25.4 |
Sí (SSC) |
1 y 2 |
| P110 |
110.000 |
140.000 |
125.000 |
— |
No |
1 y 2 |
| C110 |
110.000 |
130.000 |
120.000 |
30 |
Sí (SSC) |
1 y 2 |
| Q125 |
125.000 |
150.000 |
135.000 |
— |
No |
1 solo |
Punto crítico de ingeniería: P110 no está calificado para ácido ácido P110 es el grado de revestimiento de producción más utilizado a nivel mundial, pero no tiene restricciones de dureza y no está calificado para servicio ácido (exposición a H₂S) según NACE MR0175 / ISO 15156. En los pozos donde los fluidos producidos contienen H₂S, P110 presenta un riesgo de agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC). Las alternativas correctas para el servicio amargo al nivel de rendimiento de 110 ksi son C110 (controlado por dureza) o Q125 tampoco se recomienda para servicio amargo. Confirme la presión parcial de H₂S con su ingeniero de yacimientos antes de seleccionar P110 para cualquier pozo que contenga zonas ácidas.
4. Tamaños de diámetro exterior y espesores de pared estándar
La carcasa API 5CT cubre un amplio rango de diámetro exterior desde 4-1/2 pulgadas hasta 20 pulgadas. Cada diámetro exterior está disponible en varios espesores de pared, lo que produce diferentes clases de peso nominal. La selección del espesor de la pared depende de la resistencia al colapso (presión externa durante la cementación), la resistencia al estallido (presión interna de los fluidos del pozo) y la carga de tracción (el peso de la sarta debajo del soporte).
| Diámetro exterior nominal (pulg.) |
Tolerancia de diámetro exterior |
Rango de espesor de pared (pulg.) |
Uso típico de la cuerda |
Referencia del diámetro de deriva |
| 4-1/2 |
±0,75% |
0,205 – 0,337 |
Producción |
3,965 – 3,813 pulgadas (varía según el peso) |
| 5 |
±0,75% |
0,220 – 0,362 |
Producción |
4.560 – 4.276 pulgadas |
| 5-1/2 |
±0,75% |
0,244 – 0,415 |
Producción / Intermedio |
5.012 – 4.670 pulgadas |
| 7 |
±0,75% |
0,272 – 0,540 |
Producción / Intermedio |
6,456 – 5,920 pulgadas |
| 7-5/8 |
±0,75% |
0,300 – 0,595 |
Intermedio |
7,025 – 6,435 pulgadas |
| 8-5/8 |
±0,75% |
0,304 – 0,595 |
Intermedio |
8.017 – 7.435 pulgadas |
| 9-5/8 |
±0,75% |
0,312 – 0,608 |
Intermedio / Superficie |
9.001 – 8.409 pulgadas |
| 10-3/4 |
±0,75% |
0,350 – 0,797 |
Intermedio / Superficie |
10,050 – 9,156 pulgadas |
| 13-3/8 |
±0,75% |
0,380 – 0,514 |
Superficie |
12,615 – 12,347 pulgadas |
| 16 |
±0,75% |
0,438 – 0,656 |
Superficie / Conductor |
15,124 – 14,688 pulgadas |
| 18-5/8 |
±0,75% |
0.500 |
Conductor |
17.625 pulgadas |
| 20 |
±0,75% |
0,500 – 0,635 |
Conductor |
19.000 en |
5. Peso de la carcasa por pie
El peso de la carcasa se expresa en libras por pie (lb/pie) y es un parámetro de especificación principal: aparece en la designación de la carcasa junto con el diámetro exterior y el grado (por ejemplo, '5-1/2 pulgadas, 20 lb/pie, P110'). El peso por pie determina las clasificaciones de colapso y explosión, el diámetro de deriva disponible y el peso total de la sarta (crítico para los cálculos de carga en boca de pozo y soporte).
| Diámetro exterior nominal (pulg.) |
Peso nominal (lb/pie) |
Espesor de pared (pulg.) |
DI (pulg.) |
Diámetro de deriva (pulg.) |
| 4-1/2 |
9.50 |
0.205 |
4.090 |
3.965 |
| 11.60 |
0.250 |
4.000 |
3.875 |
| 15.10 |
0.337 |
3.826 |
3.701 |
| 5-1/2 |
15.50 |
0.275 |
4.950 |
4.825 |
| 20.00 |
0.361 |
4.778 |
4.653 |
| 23.00 |
0.415 |
4.670 |
4.545 |
| 7 |
20.00 |
0.272 |
6.456 |
6.331 |
| 26.00 |
0.362 |
6.276 |
6.151 |
| 32.00 |
0.453 |
6.094 |
5.969 |
| 38.00 |
0.540 |
5.920 |
5.795 |
| 9-5/8 |
36.00 |
0.352 |
8.921 |
8.765 |
| 47.00 |
0.472 |
8.681 |
8.525 |
| 53.50 |
0.545 |
8.535 |
8.379 |
| 13-3/8 |
54.50 |
0.380 |
12.615 |
12.459 |
| 68.00 |
0.480 |
12.415 |
12.259 |
Información de ingeniería: selección de peso y clasificación de colapso El revestimiento de pared más pesado tiene una mayor resistencia al colapso pero reduce el diámetro de deriva (el diámetro interior mínimo por el que debe pasar una herramienta). En el casing de producción, seleccionar una clase de peso demasiado pesada puede restringir las herramientas de terminación posteriores, particularmente en pozos que utilizan equipos de terminación de gran diámetro o donde se anticipa una futura recompletación con un tapón de puente. El diámetro del punzón debe compararse con la herramienta más grande que se espera que pase a través de esa sarta antes de finalizar el espesor de la pared.
6. Tipos de conexión
La conexión roscada es el eslabón más débil de cualquier sarta de revestimiento bajo tensión. La selección de la conexión afecta la estanqueidad al gas, la capacidad de torsión, la vida útil a la fatiga y la velocidad de funcionamiento. En uso comercial existen tres niveles de conexiones de carcasa.
Conexiones API estándar
| Conexión |
Abreviatura |
Forma de rosca |
Mecanismo de sellado |
Uso típico |
¿Estanco al gas? |
| Carcasa de rosca redonda corta |
STC |
Redondo (cónico) |
Compuesto de hilo + droga |
Superficie/carcasa del conductor |
No |
| Carcasa de rosca redonda larga |
LTC |
Redondo (cónico) |
Compuesto de hilo + droga |
Carcasa superficial/intermedia |
No |
| Carcasa de rosca de contrafuerte |
btc |
Contrafuerte (hombro cuadrado) |
Compuesto de hilo |
Carcasa intermedia/producción |
Sólo hermético a líquidos |
Conexiones Premium
Las conexiones premium son diseños no patentados por API que ofrecen un rendimiento superior sobre las roscas API estándar en uno o más de: estanqueidad al gas, capacidad de torsión, resistencia a la fatiga y confiabilidad del ensamblaje. Utilizan sellos de metal con metal (lo que elimina la dependencia del compuesto para roscas) y, por lo general, un hombro de torsión de compensación positivo. Las aplicaciones comunes incluyen pozos de gas, terminaciones HPHT, pozos desviados y de alcance extendido, y cualquier terminación donde la migración de gas a través de la conexión sea inaceptable.
Nota de campo: ZC Premium Connections ZC Steel Pipe posee patentes independientes en
Conexiones de tubería y carcasa de primera calidad . Nuestro diseño patentado de conexión premium proporciona sellado de metal con metal con un hombro de torsión, cumpliendo con los requisitos de estanqueidad para terminaciones de gas a alta presión sin depender del compuesto de rosca. Para los compradores que obtienen conexiones premium de fabricación china, los diseños patentados de ZC ofrecen una alternativa a las conexiones premium con licencia de terceros, como VAM TOP o TenarisHydril Blue. Contáctenos con las especificaciones de rendimiento de su conexión para una comparación técnica.
7. Carcasa de aleación de cromo para ambientes corrosivos
Cuando los fluidos del pozo contienen concentraciones significativas de dióxido de carbono (CO₂) o sulfuro de hidrógeno (H₂S), los grados estándar de revestimiento de acero al carbono se corroen rápidamente. Los grados de carcasa de aleación de cromo dentro del marco API 5CT brindan una mayor resistencia a la corrosión a través de adiciones de cromo a la química del acero base.
| Grado |
Contenido de Cr |
Resistencia al CO₂ |
Resistencia al H₂S |
Aplicación típica |
| L80 |
<1%Cr |
Limitado |
Calificado para SSC |
Servicio amargo estándar; No se recomiendan pozos de CO₂ dulces. |
| L80-9Cr |
~9% cromo |
Bien |
Calificado para SSC |
Ambientes agresivos con CO₂ con H₂S moderado |
| L80-13Cr |
~13% cromo |
Excelente |
Limitado (<0,1 psi H₂S pp) |
Pozos dulces con alto contenido de CO₂; carcasa de producción geotérmica |
| Super 13Cr (no API) |
~13% Cr + Mo/Ni |
Excelente |
Tolerancia moderada al H₂S |
Pozos con alto contenido de CO₂ y bajo H₂S; producción de condensado |
Punto crítico de ingeniería: límites de presión parcial de 13Cr y H₂S L80-13Cr tiene una excelente resistencia al CO₂, pero es susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión por encima de presiones parciales de H₂S relativamente bajas, generalmente por encima de 0,05 a 0,1 psi de presión parcial de H₂S, dependiendo del contenido de cloruro y la temperatura. En pozos con H₂S coproducido, incluso en concentraciones bajas, se requiere un análisis completo de ingeniería de corrosión (según ISO 15156 Parte 3) antes de especificar 13Cr. Especificar una carcasa de 13Cr en un ambiente ácido sin este análisis es un modo de falla documentado.
8. Guía de selección de grados
La siguiente matriz resume la selección de grados según los criterios principales de ingeniería para aplicaciones de carcasa intermedia y de producción. La selección del conductor y de la carcasa de superficie sigue un análisis estructural más simple y no se incluye aquí.
| Factor de selección |
N80 |
L80 |
C95 / T95 |
P110 |
C110 |
Q125 |
| Servicio dulce (<8000 pies) |
Privilegiado |
Aceptable |
Sobreespecificación |
Sobreespecificación |
Sobreespecificación |
Sobreespecificación |
| Dulce servicio (profundo) |
Marginal |
Marginal |
Aceptable |
Privilegiado |
Privilegiado |
Ultraprofundo |
| Servicio amargo (H₂S presente) |
No calificado |
Privilegiado |
Aceptable |
No calificado |
Privilegiado |
No calificado |
| Entorno agresivo con CO₂ |
No recomendado |
Con inhibidor |
Con inhibidor |
Con inhibidor |
Con inhibidor |
No recomendado |
| Pozos HPHT |
Insuficiente |
Insuficiente |
Marginal |
Aceptable |
Aceptable |
Privilegiado |
| Se requiere estanqueidad al gas |
Conexión premium. |
Conexión premium. |
Conexión premium. |
Conexión premium. |
Conexión premium. |
Conexión premium. |
| Sensibilidad al costo |
Más bajo |
Bajo |
Moderado |
Moderado |
Más alto |
más alto |
9. Preguntas frecuentes
¿Para qué se utiliza la tubería de revestimiento de acero?
La tubería de revestimiento de acero recubre el pozo perforado en pozos de petróleo y gas. Después de perforar cada sección, se baja una sarta de revestimiento hasta el fondo de esa sección y se cementa en su lugar. Previene el colapso del pozo, aísla las zonas de agua dulce de los hidrocarburos, controla las presiones de formación y proporciona un conducto estructural para la tubería de producción y el equipo de terminación que le sigue. Cada pozo utiliza múltiples sartas de revestimiento de diámetro decreciente desde la superficie hasta la profundidad total.
¿Cuáles son los principales grados de carcasa API 5CT?
Los principales grados API 5CT para carcasas intermedias y de producción son N80 (Tipos 1 y Q), L80 (variantes estándar y cromadas), C90, T95, P110, C110 y Q125. Para carcasa de superficie y conductor, se utilizan comúnmente K55 y J55. La selección del grado depende de la profundidad del pozo, los requisitos de presión de colapso y estallido, la carga de tracción y si están presentes condiciones de servicio amargo (H₂S).
¿Cuál es la diferencia entre la carcasa L80 y N80?
Tanto L80 como N80 tienen un límite elástico mínimo de 80,000 psi, pero difieren significativamente en el control de dureza y la calificación de servicio amargo. L80 tiene un límite máximo de dureza de 23 HRC y está calificado para servicio ácido según NACE MR0175/ISO 15156. N80 no tiene restricción de dureza y no se recomienda donde hay H₂S presente. L80 también está disponible en variantes de aleación de cromo (L80-9Cr, L80-13Cr) para entornos corrosivos con CO₂. Para un servicio dulce, el N80 suele ser la opción más económica; para servicio amargo, L80 es la selección predeterminada en el nivel de rendimiento de 80 ksi.
¿Qué tamaños de diámetro exterior están disponibles para tuberías de revestimiento de acero?
La carcasa API 5CT está disponible desde 4-1/2 pulgadas hasta 20 pulgadas de diámetro exterior. La carcasa de producción suele ser de 4-1/2, 5, 5-1/2 o 7 pulgadas. La carcasa intermedia va desde 7-5/8 a 10-3/4 pulgadas. La carcasa de superficie suele ser de 13-3/8 o 16 pulgadas, y la carcasa del conductor es de 18-5/8 o 20 pulgadas. Las opciones de espesor de pared dentro de cada diámetro exterior producen diferentes clases de peso, cada una con distintas clasificaciones de colapso, estallido y tracción.
¿Qué tipos de conexión se utilizan en tuberías de revestimiento de acero?
Las conexiones API estándar incluyen rosca redonda corta (STC), rosca redonda larga (LTC) y rosca de contrafuerte (BTC). Son adecuados para servicio de líquidos pero no son estancos al gas. Para pozos de gas y aplicaciones HPHT, se requieren conexiones premium con sellos de metal a metal. Las conexiones premium, incluidos los diseños patentados de ZC, brindan total estanqueidad a través de un sello metálico en lugar de depender del compuesto para roscas y ofrecen una mayor capacidad de torsión para aplicaciones direccionales.
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ZC Steel Pipe fabrica tuberías de revestimiento de acero API 5CT en los grados N80, L80, L80-13Cr, P110, C110 y Q125 en todo el rango de diámetros exteriores. Poseemos patentes independientes en conexiones premium y carcasas de suministro para proyectos de petróleo y gas en Medio Oriente, África y América del Sur.
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