¿Cuáles son los grados de las tuberías OCTG?

OCTG (Productos tubulares para campos petrolíferos) cubre la carcasa, la tubería y la tubería de perforación que componen cada pozo de petróleo y gas. Cada pie se fabrica con un grado definido por API 5CT, la especificación rectora del Instituto Americano del Petróleo. El grado determina el límite elástico, el tratamiento térmico, los límites de dureza y, fundamentalmente, si la tubería se puede utilizar donde hay sulfuro de hidrógeno (H₂S).

ZC Steel Pipe fabrica y exporta tubos OCTG en toda la gama de grados API 5CT (H40 a Q125) en formas sin costura y ERW para aplicaciones de revestimiento y tubería. Esta guía es una referencia de trabajo para ingenieros y gerentes de adquisiciones: qué ofrece cada grado, dónde se especifica y cómo elegir entre ellos.

1. API 5CT: el estándar que rige los grados OCTG

API 5CT organiza los grados en cuatro niveles de especificación de producto (PSL1 y PSL2), y PSL2 agrega requisitos más estrictos de composición química, consistencia de propiedades mecánicas y NDE. La mayoría de las especificaciones de proyectos para pozos críticos (HPHT, servicio amargo, aguas profundas) requieren PSL2. Para la construcción de pozos de rutina, PSL1 es estándar.

Cada designación de grado codifica el límite elástico mínimo del grado en miles de psi. P110 significa rendimiento mínimo de 110.000 psi (758 MPa); L80 significa rendimiento mínimo de 80.000 psi (552 MPa). El prefijo de letra tiene un significado adicional (rango de rendimiento restringido, tipo de tratamiento térmico o categoría de resistencia a la corrosión) que se explica en la sección grado por grado a continuación.

2. Tabla de referencia de calificaciones completa

La siguiente tabla cubre todos los grados estándar API 5CT. Los valores de rendimiento y tracción están en MPa (a continuación se indican los equivalentes en psi). Los límites de dureza se aplican al cuerpo de la tubería. Los grados marcados con ✓ bajo 'Agrio' están aprobados para servicio H₂S según NACE MR0175/ISO 15156.

S = Sin costuras; W = Soldado (REG). Mínimos de rendimiento/tracción según la última edición de API 5CT. Los límites de dureza son por cuerpo de tubería; los límites de dureza del acoplamiento difieren. 'Sin límite' para columna agria significa que el grado no está aprobado para entornos de H₂S superiores a 0,05 psia.

3. Desglose grado por grado

H40: carcasa de superficie poco profunda y de baja presión

H40 es el grado API 5CT de menor resistencia con un rendimiento mínimo de sólo 276 MPa (40 000 psi). No se requiere ningún tratamiento térmico específico. Se utiliza principalmente para sartas de revestimiento de superficie en pozos terrestres poco profundos y de baja presión: tuberías conductoras en formaciones blandas, revestimiento de superficie donde los requisitos reglamentarios establecen la profundidad en lugar del diseño de presión. El H40 rara vez se ve en las especificaciones de adquisición para algo más allá de las cadenas de superficie; su ventaja de costos sobre el J55 es marginal en la mayoría de los mercados.

J55 y K55: los caballos de batalla para pozos poco profundos a medianos

J55 y K55 comparten el mismo límite elástico mínimo (379 MPa / 55 000 psi) pero difieren en la resistencia mínima a la tracción: J55 requiere 517 MPa (75 000 psi) y K55 requiere 655 MPa (95 000 psi). Ninguno requiere tratamiento térmico. J55 es el grado más utilizado a nivel mundial para revestimientos superficiales e intermedios en pozos terrestres a profundidad y presión moderadas. K55 está especificado para acoplamientos y aplicaciones donde se necesita una mayor resistencia a la tracción sin pasar a N80. Ninguno de los grados tiene calificación amarga.

N80: carcasa de alto volumen y profundidad media

N80 es el grado API 5CT de alta resistencia más producido, con un rendimiento mínimo de 552 MPa (80 000 psi). Se presenta en dos subtipos, N80 Tipo 1 (N80-1) y N80Q, que comparten los mismos requisitos de propiedades mecánicas pero difieren en el tratamiento térmico:

• N80-1:  Normalizado o acabado en caliente. No se requiere apagar ni templar. Más económico y ampliamente disponible. Se utiliza para la mayoría de los revestimientos N80 en diseños de pozos de rutina.

• N80Q:  Templado y revenido. Microestructura más consistente, mejor distribución de la tenacidad, control de la dureza más estricto. Especificado donde la uniformidad importa o donde las condiciones agrias intermedias requieren una dureza controlada.

N80 no tiene clasificación amarga. Su amplio rango de rendimiento (552–758 MPa / 80 000–110 000 psi) significa que la dureza no está controlada, lo que lo hace susceptible al agrietamiento por tensión de sulfuro en ambientes de H₂S. Guía completa de especificaciones del N80 →

L80: grado estándar de servicio amargo

L80 es el grado más importante que hay que comprender en la familia OCTG. Tiene el mismo rendimiento mínimo que el N80 (552 MPa / 80 000 psi) pero con un rendimiento máximo restringido (655 MPa / 95 000 psi) y un techo de dureza obligatorio de 23 HRC (241 HBW). El enfriamiento y revenido es obligatorio. Estos controles son los que califican al L80 para servicio ácido según NACE MR0175/ISO 15156: los límites restringidos de resistencia y dureza reducen la susceptibilidad al agrietamiento por tensión de sulfuro.

L80 se presenta en tres variantes metalúrgicas:

• L80 Tipo 1:  Acero al carbono-manganeso. El grado estándar de envoltura para servicio amargo para entornos de H₂S dulce a moderado. Sin costuras y soldadas.

• L80 9Cr:  9% acero al cromo. Resistencia a la corrosión por CO₂ mejorada en comparación con el tipo 1. Solo sin costuras. Se utiliza en ambientes ricos en CO₂ donde el Tipo 1 se corroería excesivamente pero aún no se requiere 13Cr completo.

• L80 13Cr:  acero inoxidable 13% cromo. Excelente resistencia al CO₂ y al H₂S suave. Sólo sin costuras. El grado de tubería predeterminado para muchos pozos petroleros productores de CO₂. Es más caro y requiere un procedimiento de soldadura específico para realizar la conexión. Guía de metalurgia L80-13Cr →

N80 vs L80 — comparación de grado completo →

C90 — Servicio amargo entre L80 y T95

C90 llena el vacío entre L80 y T95 con un rango de rendimiento de 621 a 724 MPa (90 000 a 105 000 psi) y un límite de dureza de 25,4 HRC. Es solo fluido, Q&T obligatorio y calificado como amargo. C90 se almacena con menos frecuencia que L80 y T95 y tiende a especificarse para diseños de pozos específicos donde el límite elástico de L80 es insuficiente pero no se requiere toda la resistencia de T95.

T95: servicio amargo de alta concentración

T95 es el grado API 5CT con clasificación de acidez más alta (Q125 no tiene clasificación de acidez), con un rango de rendimiento de 655 a 758 MPa (95 000 a 110 000 psi) y un límite de dureza de 25,4 HRC. Es únicamente fluido, Q&T obligatorio y la ruta de actualización estándar desde L80 para pozos donde hay H₂S pero la presión de diseño excede lo que L80 puede soportar. T95 tiene un precio superior significativo sobre L80 y requiere pruebas SSC y HIC para la calificación de servicio amargo. Matriz de decisión de servicio amargo L80 vs N80Q vs T95 →

P110 — Alta resistencia para pozos profundos

P110 es el grado estándar de alta resistencia para pozos profundos y de alta presión con un rendimiento mínimo de 758 MPa (110 000 psi). Es obligatorio Q&T y está disponible en forma sin costura y soldada. P110 no tiene clasificación de ácido: su amplio rango de dureza lo hace susceptible al SSC en ambientes de H₂S. Es el grado elegido para revestimientos intermedios y de producción en pozos profundos donde los cálculos de colapso y estallido bajo N80/L80 no pueden cumplir con los factores de diseño, siempre que la presión parcial de H₂S permanezca por debajo de 0,05 psia.

Para una revisión completa de las limitaciones operativas y económicas del P110: Tubería de revestimiento API 5CT P110 — Especificaciones y guía de aplicación →

Q125 — HPHT, máxima resistencia

Q125 es el grado API 5CT estándar de mayor resistencia con un rendimiento mínimo de 862 MPa (125 000 psi). Es solo fluido, Q&T obligatorio y no tiene calificación amarga. Q125 se especifica casi exclusivamente para pozos ultraprofundos y de presión ultraalta (HPHT) donde P110 no puede cumplir con los requisitos de diseño de colapso o explosión. Requiere controles químicos más estrictos que otros grados, y la soldadura o el tratamiento térmico de conexiones Q125 requiere procedimientos calificados. Q125 no es un producto básico en stock: se produce bajo pedido con plazos de entrega más largos que los grados estándar.

4. Grados de servicio amargo y límites de H₂S

5. Guía para tomar decisiones sobre la selección de calificaciones

Utilice este marco de decisión para limitar el grado API 5CT correcto para una determinada tubería de revestimiento o tubería. Las cuatro entradas clave son: presión parcial de H₂S, profundidad/presión del pozo, temperatura y contenido de CO₂.

Para ver un flujo de trabajo de selección de calificaciones detallado con ejemplos de diseño: Cómo elegir material OCTG: guía completa de selección de grados →

6. Tipos de conexión por grado

El tipo de conexión forma parte de la especificación OCTG y debe coincidir con el grado y la aplicación. API 5CT define tres tipos de conexión estándar para carcasas, además de una categoría genérica para conexiones premium.

Las conexiones premium proporcionan un sellado de metal a metal que las roscas API no pueden lograr, lo cual es fundamental para aplicaciones estancas al gas y pozos ácidos donde cualquier ruta de fuga es inaceptable. ZC Steel Pipe posee patentes independientes sobre diseños de conexión premium para carcasas y tuberías OCTG.

Para obtener orientación detallada sobre la conexión: Carcasa BTC explicada →  |  Conexiones Premium — Condiciones de uso y ventajas →  |  Guía de TCO de conexiones OCTG →

7. Rangos de longitud de carcasas y tubos

API 5CT define tres rangos de longitud estándar para revestimiento y tubería. Estas son designaciones de rango para el cuerpo de la tubería; la longitud de la junta, incluido el acoplamiento, es ligeramente mayor. Confirme siempre qué rango requiere el diseño de su pozo antes de realizar el pedido.

R3 es la gama preferida para pozos marinos y terrestres profundos porque las juntas más largas significan menos conexiones que realizar, lo que reduce el tiempo de perforación y la cantidad de posibles puntos de fuga. R2 es más común en aplicaciones terrestres. Especificaciones de longitud de carcasa API 5CT — guía completa →

8. Preguntas frecuentes