anexo 3 especificaciones técnicas varillas de producción (versión español)

7/17/2019 Anexo 3 Especificaciones Técnicas Varillas de Producción (Versión Español)

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ESPECIFICACIONES T CNICAS PARA SUMINISTRO DE

VARILLAS DE PRODUCCIÓN Y ACCESORIOS

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ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA SUMINISTRO DE VARILLAS DE PRODUCCIÓN Y ACCESORIOS





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CONTENIDO

1. GENERALIDADES .................................................................................................. 3

1.1 DEFINICIONES ............................................................................................... 3

1.2 PROPIEDADES MECÁNICAS, FÍSICAS Y QUÍMICAS .......................................... 5

2. ACCESORIOS ......................................................................................................... 8

3. VARILLAS DE PRODUCCIÓN................................................................................... 8

3.1 PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS VARILLAS ................................................... 9

3.2 ANÁLISIS FÍSICO DE LA VARILLA ..................................................................... 9

3.3 VARILLAS API .............................................................................................. 10

3.4 VARILLAS ESPECIALES PARA GRANDES CARGAS ........................................... 10

3.5 COUPLING ................................................................................................... 11

3.6 SUBCOUPLING ............................................................................................ 11

3.7 COUPLING: MATERIALES ............................................................................. 11

3.7.1 COUPLING API “T” .................................................................................. 11

3.7.2 COUPLING METALIZADOS API ................................................................ 11

4. VARILLA HUECA .................................................................................................. 12

5. BARRAS DE PESO ................................................................................................ 13





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ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

OBJETO

La presente Inteligencia de Mercado está dirigida a identificar proveedores que presten servicios y

provean suministros relacionados con varillas de producción; este trámite podrá servir de sustento a

actos contractuales (Listas de Precios, Acuerdos de Bases Económicas, Listas Cortas de invitados a

Procesos de Selección, entre otros). Los proveedores que aquí se identifiquen, podrán ser objeto de

procesos de selección reglados dentro del Manual de Contratación de ECOPETROL S.A.

1. GENERALIDADES

1.1 DEFINICIONES

Sarta de varillas. La sarta de varillas tiene la función de conectar el equipo de superficie con la bomba

de subsuelo para transmitirle el movimiento rotacional al rotor. Las varillas operan bajo cargas de

torsión, tracción y flexión en ambientes corrosivos y abrasivos. Las varillas utilizadas como estándar

en este sistema de levantamiento son las fabricadas bajo la norma API 11B, aunque también se

utilizan las varillas continuas y varillas especiales fabricadas por los diferentes surtidores.

Las varillas API: El API tiene especificado 4 clases de varillas de bombeo: C, D, K y KD, cuyas

especificaciones se encuentran en el boletín API Std 11B. Esta sarta de varillas consiste de longitudes

de 25 o 30 ft, las varillas cuentan con conexiones de rosca machos en ambos extremos.

Las varillas clase C son aceros carbón-manganeso AISI 1536. Se aplican para trabajos de carga

liviana o media de hasta 25,000 psi y en pozos de poca a media profundidad hasta 7,000 ft. En

ambientes de corrosión moderada a media, esta deberá estar inhibida.

Las varillas clase K son aceros de aleación níquel-molibdeno AISI 4623 SR. Son resistentes a la

corrosión, siempre y cuando se lleven a cabo prácticas satisfactorias de inhibición. Están





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diseñadas para trabajos de carga baja y media de hasta 25,000 psi y pozos de poca a media

profundidad hasta 7,000 ft.

Las varillas KD están diseñadas para cargas moderadas y altas entre 25,000 a 35,000 psi en

pozos corrosivos con inhibidores de corrosión. Son aceros de aleación níquel-cromo-

molibdeno.

Las varillas clase D pueden ser aceros al carbón o aceros de aleación. Estas varillas se utilizan

en donde las cargas son pesadas entre 35,000 a 45,000 psi. En pozos de poca o mucha

profundidad y que no exista corrosión o este inhibida de forma efectiva.

Los acoples especificados bajo la misma norma son de clase T y SM. Estos acoples son tubos de acero

sin costura y en ambos se combina el acero de primera calidad con una rosca enrollada que aumenta

la resistencia a la fatiga. Los acoples SM suministran mayor resistencia a la abrasión y corrosión. El

metal spray SM es un proceso de endurecimiento superficial en donde níquel, cromo, boro y silicón

base polvo es aplicado al metal base y fundido. El resultado es una superficie dura, densa y uniforme

con un factor de fricción muy bajo y alta resistencia a la corrosión. Ambas clase de acoples cuentan

con cajas hembras a los extremos.

Las varillas continuas se fabrican de acero con costura longitudinal o en espiral enrollada en un

carretel de 10 a 18 ft de diámetro. Por su diseño característico solo necesitan acoples o juntas en el

fondo y tope de su instalación. Este acople se realiza mediante una soldadura. Son fabricadas deaceros grado API D al carbón, aleación cromo-molibdeno y aleaciones especiales. Están disponibles en

configuraciones redondas y semi-elípticas, el rango de diámetro varía de 12/16 in hasta 18/16 in y la

capacidad de varilla enrollada es cerca de 20,000 ft.

La varilla continua de acero al carbón se aplica a cargas livianas menores a 25,000 psi y en pozos con

ambientes poco corrosivos o inhibidos en forma efectiva. Las fabricadas a partir de la aleación cromo-

molibdeno se aplican a cargas livianas entre 25,0000 a 35,000 psi en ambientes de corrosión

moderada donde se encuentre algunos cloruros y CO2. La varilla continua de aleación especial se usa

en cargas pesadas mayores a 35,000 psi y con presencia moderada de corrosión. Es decir, notables

cantidades de cloruros y CO2. Todas las varillas se pueden usar en presencia de H2S.

Este diseño de sarta continua ofrece distintas mejoras de producción debido a que su longitud sólida

de acero es más ligera y refuerza la vida de la tubería de producción ya que hay un contacto más

uniforme entre la tubería de producción y la sarta de varillas.

Las ventajas en la utilización de varillas continuas son:





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Mínimas fallas de pin y acoples: con solo dos conexiones de rosca, una en la barra pulida y otra

en la bomba, las fallas de pin y juntas que ocurren en muchos casos en las varillas

convencionales son reducidas. Esto significa que el pozo puede permanecer en producción por

periodos prolongados y los costos asociados con retiro, reparación y reemplazo de

componentes de la sarta de varillas se minimizan.

Mínimo desgaste de varillas y tubería de producción: los diámetros sobresalientes de los

acoples muy a menudo se vuelven un punto concentrado en el diámetro interno de la tubería

de producción que con el tiempo erodan la pared de la tubería y el mismo acople, mucho más

en pozos direccionales. Ahora, como en la varillas continuas no están presente estos acoples larata de desgaste se minimiza y prolonga la vida tanto de la tubería de producción como la

sarta de varillas.

Requerimientos de torque y potencia mínimos: la utilización de estas varillas disminuye los

requerimientos de potencia y torque de motores por la eliminación de restricciones o pérdidas

de flujo asociados con los acoples, centralizadores y guía de varillas (rod guides). Este sistema

reduce las cargas y su funcionamiento es más eficiente por periodos extendidos en el bombeo

con PCP.

1.2 PROPIEDADES MECÁNICAS, FÍSICAS Y QUÍMICAS

Tabla 1. Propiedades Mecánicas generales de Varillas Continuas.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Grado CódigoMateri

alEsfuerzo de

TensiónEsfuerzo de

CedenciaDureza

Clases y

materiales

basados en API

PSI Min MPa MinPSI

MinMPa Min Max (+2)

Acero al carbón

grado DD, DR 1536M 115000 790 85000 590 26





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Grado D

aleación Cromo

Molibdeno

DE, DER 4120M 115000 790 90000 690 26

Servicio especial

aleación Cromo

Molibdeno

SE,SER 4120M 130000 89511000

0790 32

Tabla 2. Propiedades físicas generales de Varillas Continuas.

PROPIEDADES FÍSICAS

Radio para Todos los Tamaños 2.5”

NúmeroCOROD

NominalSI

NominalImperial

Peso (Min)Área (Min)

GradoDisponible

Lbs/ft Kg/m in2

mm2

Todos

8 28.6 mm 18/16” 3.38 5.02 0.994 642 Todos

7 27 mm 17/16” 3.01 4.49 0.886 572 Todos

6 25.4 mm 16/16” 2.67 3.98 0.785 507 Todos

5 23.8 mm 15/16” 2.35 3.50 0.690 445 Todos

4 22.2 mm 14/16” 2.04 3.05 0.601 388 Todos

3 20.6 mm 13/16” 1.76 2.63 0.518 334 Todos

2 19 mm 12/16” 1.5 2.24 0.441 285 Todos





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6R 25.4 mm 16/16” 2.67 3.98 0.785 507 Todos

4R 22.2 mm 14/16” 2.04 3.05 0.601 388 Todos

3R 20.6 mm 13/16” 1.76 2.63 0.518 334 1535

Nota: “R” indica varilla redonda.

Tabla 3. Propiedades Químicas de Varillas Continuas.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Material 1536M 4120M

C 0.28-0.32 0.18-0.23

Mn 1.1-1.3 0.4-0.6

P(max) 0.015 0.015

S(max) 0.01 0.01

Si(max) 0.15-0.35 0.15-0.35

Ni(max) 0.25 0.2-0.5

Cr(max) 0.25 1.8-2

Mo(max) 0.05 0.15-0.2

Al 0.02-0.05 0.02-0.05

Cu(max) 0.35 0.2-0.3





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2. ACCESORIOS

Centralizadores. Los centralizadores se deben instalar porque evitan la transmisión del movimiento

excéntrico del rotor al resto de la sarta; es decir se instalan después de la primera varilla sobre el

rotor. Se recomienda centralizadores adicionales en casos de bombas que giran a velocidades

superiores a los 300 rpm o en pozos de profundidades superiores a los 5,000 ft. dada la posible faltade verticalidad. Existen casos en donde se debe estudiar en profundidad la instalación o no de los

centralizadores, debido a que, en pozos con petróleo muy viscosos ocasionan importantes pérdidas

de cargas.

Accesorios. Entre los accesorios para el equipo de superficie encontramos: barra pulida, grampa,

limitador de torque y variador de frecuencia. Cada uno descrito de forma detallada a continuación.

Barra Pulida. Se encuentra instalado en la parte superior de la sarta de varillas. Son tubos de aceros

con pines en ambos extremos y sus funciones son las siguientes:

Transmitir el torque a la sarta de varillas

Junto con la caja de estopas asegurar el sello de la cabeza de transmisión.

Permitir el levantamiento del rotor fuera del estator cuando sea necesario.

En muchos casos además de la barra pulida se utiliza un vástago hueco, en este caso el sistema de

reducción de velocidad le transmite el movimiento rotacional al vástago hueco, el cual por medio de

una grampa (Clamp) o abrazadera se lo transmite a la barra pulida, esta grampa también ayuda a

soportar la carga axial y esta ubicada en la parte superior del guardacorreas.

3. VARILLAS DE PRODUCCIÓN

• Longitudes de 25-pies o de 30-pies

• Secciones cortas de varillas (Pony Rod) disponibles en longitudes de 2, 4, 6, 8 y 10 pies

• Conexiones de rosca pin en ambos extremos





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• Los tamaños de varillas se incrementan en 1/8-pulg., empezando con 5/8 pulg.; la varilla

más grande es = 1-1/4 pulg.

3.1 PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS VARILLAS

3.2 ANÁLISIS FÍSICO DE LA VARILLA





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3.3 VARILLAS API

• Grade C

– AISI 1536 aleación de acero al carbón-manganeso

– Resistencia mínima a la tensión de 90,000 psi

• Grade K

– AISI 4623 Aleación de acero al níquel-molibdeno


• Grade D

– AISI 4142 Aleación de acero al cromo-molibdeno


3.4 VARILLAS ESPECIALES PARA GRANDES CARGAS





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Grado S88

• AISI 3130M aleación de Níquel-Cromo

Grado XD

• AISI aleación especial de cromo-molibdeno

Grade EL®

• AISI aleación especial de cromo-molibdeno

3.5 COUPLING

• Grado T y Grado C

• Tamaño pleno o hueco delgado

• Disponible en metalizado

• Para uso en varillas y trozos cortos - Tienen roscas rectas

• No usadas en Barras lisas

3.6 SUBCOUPLING

• Grado T y Grado C

• Para uso en varillas y trozos cortos de varillas

• Usado en Barras lisas.

3.7 COUPLING: MATERIALES

3.7.1 COUPLING API “T”

• Recomendados para instalaciones donde no se espera corrosión ni abrasión

•

Resistencia a la tensión 95,000 PSI mínimo

• Dureza 56-62 HRA

3.7.2 COUPLING METALIZADOS API





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• Altamente resistentes a la corrosión y abrasión

• Recubrimiento metalizado Colmonoy

• Espesor del metalizado - 0.010 a 0.020 pulg.

• Dureza del metalizado - 595 HV200 mínimo

• Resistencia a la tensión 95,000 PSI mínimo

4. VARILLA HUECA

Ventajas

• El diseño de conexión externa pareja minimiza el riesgo de falla debido a sobre-torque

• El diseño hueco permite la inyección de fluido

• Tecnología más robusta que reduce los giros de diferencia entre superficie y fondo del

hueco

• Reduce el efecto de giro en reversa

Desventajas

•

El costo típicamente está por encima de tres veces más que las varillas convencionales.Comparando productos de la misma capacidad de torque

• El mínimo tamaño disponible es 48 mm (1.8988-pulg.)

• Se requiere de un barra lisa de diseño especial





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5. BARRAS DE PESO

Consideraciones Generales para Selección de Barras de Peso

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Aplicación Varilla Convencional

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