Grados de material para unión de tubos: J55 y L80

Las unión de tubos son secciones cortas de tubería que se utilizan en la perforación de petróleo y gas para ajustar con precisión la longitud de las tuberías de revestimiento y de producción. El Instituto Americano del Petróleo (API) especifica grados de material estandarizados para proporcionar la resistencia y la resistencia a la presión requeridas. Los dos grados más utilizados son J55 y L80, que corresponden a límites de fluencia mínimos de 55.000 psi y 80.000 psi, respectivamente.

Unión de tubos J55

1. Propiedades del material

Límite de fluencia: El grado de acero J55 indica que el material de la unión de tubos tiene un límite de fluencia mínimo de 55.000 psi, de acuerdo con las normas API.
Material: J55 es una aleación de acero al carbono de resistencia media que se utiliza comúnmente en la fabricación de productos tubulares para campos petrolíferos (OCTG), como el revestimiento. Ofrece una combinación de resistencia, tenacidad y rentabilidad.
Proceso de fabricación: Se fabrican con acero J55 laminado en caliente o soldado por resistencia eléctrica (ERW) y están disponibles en una variedad de diámetros exteriores.

2. Ventajas

Las uniones J55 ofrecen una configuración básica y económica que se conecta fácilmente a los accesorios J55 u otros accesorios compatibles, cumpliendo a la vez con los requisitos básicos de rendimiento.
El J55 ofrece una excelente ductilidad en comparación con aceros de mayor calidad, lo que mejora la resistencia a impactos y golpes durante la instalación.
También es menos susceptible al agrietamiento por hidrógeno, que puede provocar fallos catastróficos.
El grado de resistencia media permite una mayor flexibilidad en el almacenamiento, la manipulación y la operación de la plataforma.

3. Aplicaciones

Las uniones J55 se utilizan normalmente en pozos de tamaño medio a superficial o en aplicaciones de baja presión donde la resistencia es menos crítica.

Unión de tubos L80

1. Propiedades del material

Límite elástico: El grado de material de la unión de tubo L80 indica un límite elástico mínimo de 80,000 psi (de acuerdo con las especificaciones API), lo que representa una mejora del 45% con respecto al J55.
Composición de la aleación: Se añaden cromo, molibdeno y otros elementos para mejorar la resistencia y la resistencia a la corrosión.
Proceso de fabricación: La microestructura de grano fino producida por el Proceso de Control Termomecánico (TMCP) maximiza la resistencia de la unión de tubo L80.

2. Ventajas

Con aproximadamente un 45% más de resistencia que el J55, la L80 puede soportar mayores presiones internas, cargas de tracción y fuerzas de ruptura, cumpliendo con los exigentes requisitos de las aplicaciones.
La pared más delgada de la L80 permite un mayor diámetro interior para la producción.
La excelente tenacidad de la L80 a bajas temperaturas previene eficazmente el agrietamiento.
La excelente resistencia a la corrosión de la L80 prolonga la vida útil y reduce los costos de mantenimiento.

3. Aplicaciones

El conector L80 es adecuado para secciones de pozos de profundidad media, por debajo de los 3000 metros, donde se requiere mayor resistencia en condiciones de alta temperatura y alta presión. El conector L80 ofrece un excelente rendimiento donde se esperan cargas y presiones más elevadas.

4. Precauciones

El conector L80 debe manipularse y almacenarse con cuidado para evitar abolladuras u otros daños mecánicos que puedan comprometer su integridad. Los procedimientos de instalación deben minimizar el rayado o rayado de las roscas.

Unión de tubos J55 vs. Unión de tubos L80

Elementos de comparación	Unión de tubos J55	Unión de tubos L80
Límite elástico	55,000 psi (379 MPa)	80,000 psi (552 MPa)
Costo	Menor	Mayor
Profundidades de pozo aplicables	Pozos de superficiales a medianos	Pozos de medianos a profundos
Resistencia a la corrosión	Regular, no apto para ambientes ácidos	Buena, L80-13Cr opcional para resistencia a la corrosión
Tenacidad	Buena, gran ductilidad	Excelente, resistencia mejorada al agrietamiento
Aplicaciones típicas	Pozos convencionales de petróleo y gas, pozos de baja presión	Pozos de alta temperatura y alta presión, pozos con medios corrosivos

La principal ventaja entre las unión de tubos J55 y L80 es la resistencia frente al costo.

1. Resistencia

Las unión de tubo J55 ofrecen una ductilidad aceptable, mientras que las L80 ofrecen una excelente tenacidad en aplicaciones de alta resistencia.
La excelente resistencia a la corrosión de las unión de tubos L80 prolonga la vida útil y reduce los costos de reemplazo y mantenimiento a largo plazo.

2. Costo

La unión de tubos J55 es entre un 20 % y un 30 % más económica gracias a su menor contenido de aleación, un proceso de fabricación más sencillo y estándares de operación más flexibles. Puede ser adecuada para pozos menos profundos y con condiciones menos exigentes.
En cambio, la unión de tubo L80, debido a su diferente composición de aleación y procesamiento, es más costosa, pero puede adaptarse a diseños de pozos más profundos y de mayor presión.
Al seleccionar el grado óptimo de unión de tubo para una trayectoria de pozo específica y los requisitos de vida útil, los operadores deben equilibrar estos factores con el presupuesto.

Cómo seleccionar el grado adecuado de material para las unión de tubos

En proyectos reales, la decisión entre las unión de tubos J55 y L80 depende de una consideración exhaustiva de los siguientes factores:

1. Profundidad y presión del pozo

Cuanto más profundo sea el pozo y mayor sea la presión, más exigente será un grado de mayor resistencia (como el L80).

2. Corrosividad ambiental

Al trabajar con gases ácidos como H₂S o CO₂, se prefieren los grados L80 o superiores (como el P110).

3. Presupuesto

Para proyectos con presupuesto ajustado y condiciones de operación más moderadas, la unión de tubos J55 es una opción más económica.

4. Diseño de la vida útil del pozo

Si se requiere una operación a largo plazo y menores costos de mantenimiento, se recomienda el L80, con su superior resistencia a la corrosión.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuáles son los requisitos de API 5CT para las unión de tubos? 

Según la norma API 5CT, las uniones deben usar el mismo grado de material y tipo de rosca (p. ej., LTC, STC, BTC) que la tubería de revestimiento o la tubería de producción y someterse a las pruebas no destructivas (END) necesarias para garantizar las propiedades mecánicas y de sellado.

2. ¿Son intercambiables las uniones J55 y L80?

Generalmente no se recomienda el intercambio directo.
Las uniones deben ser del mismo grado de material que la tubería de revestimiento o la tubería de producción. De lo contrario, se producirá una resistencia de conexión inconsistente, una menor capacidad de soporte de presión de toda la sarta e incluso una falla en el fondo del pozo.

Conclusión

La unión J55 es económica y práctica, adecuada para pozos de tamaño medio y superficial, y entornos no corrosivos. La unión L80 ofrece mayor resistencia y resistencia a la corrosión, lo que la hace adecuada para pozos profundos, condiciones de alta presión y entornos con medios corrosivos. La selección correcta del grado del material de la unión de tubos puede garantizar la seguridad, la economía y la integridad del pozo en las operaciones de perforación, y es un vínculo crucial en la producción de petróleo y gas.