¿Cuáles son los tipos de roscas de tuberías de revestimiento?

En la perforación de petróleo y gas, la tubería de revestimiento es un componente crucial para garantizar la estabilidad del pozo, prevenir el colapso de la formación y aislar las capas de agua. Un aspecto clave del diseño de la tubería de revestimiento es la conexión roscada, que desempeña un papel vital para asegurar la tubería y garantizar una conexión sin fugas. Los tres tipos más comunes de roscas para tuberías de revestimiento son el acoplamiento de rosca corta (STC), el acoplamiento de rosca larga (LTC) y el acoplamiento de rosca de refuerzo (BTC). Las diferentes estructuras de rosca varían significativamente en cuanto a resistencia, rendimiento de sellado, resistencia a la presión y costo.

Roscas de la tubería de revestimiento

Las roscas de la tubería de revestimiento están roscadas en ambos extremos, lo que permite una conexión segura entre tuberías.
Las roscas de la tubería de revestimiento están diseñadas para:
Ofrecer un alto rendimiento de sellado;
Soportar alta presión y cargas elevadas;
Facilitar la instalación (montaje) y el desmontaje (retirada);
Prevenir fallas en la tubería debido a tensión, presión o torque.

Los siguientes son los tres tipos más comunes de roscas de tuberías de revestimiento: STC, LTC y BTC.

Acoplamiento de rosca corta (STC)

El STC es la configuración de rosca para tubería de revestimiento API 5CT más común y económica, ideal para pozos someros y de baja presión.

1. Propiedades

Longitud de la Rosca: Las roscas STC son relativamente cortas, lo que facilita su fabricación y montaje.
Perfil de la Rosca: Las roscas suelen ser cónicas, lo que permite apretar la conexión mediante la aplicación de torque, mejorando así el sellado.
Diseño de la Unión: Utiliza un acoplamiento corto, lo que resulta en un peso total más ligero.

2. Aplicaciones

Pozos Someros: Menor presión y requisitos menos exigentes para la sarta de tubería de revestimiento.
Operaciones de Perforación de Bajo Costo: Las uniones STC son más rentables que los acoplamientos de rosca larga debido a sus procesos de fabricación más sencillos y su fácil montaje.
Yacimientos Petrolíferos Terrestres: Condiciones ambientales relativamente benignas.

3. Ventajas

Menor costo;
Fácil procesamiento y montaje;
Menor peso de la sarta de tubería de revestimiento.

4. Desventajas

Capacidad de carga limitada, no apto para pozos profundos;
Resistencia menor a altas presiones y condiciones extremas.

Acoplamiento de rosca larga (LTC)

El LTC es más resistente que el STC y tiene una rosca más larga, lo que lo hace ampliamente utilizado en pozos de profundidad media y entornos de presión media-alta.

1. Propiedades

Longitud de la rosca: Las roscas LTC son mucho más largas que las STC, lo que proporciona una conexión más robusta.
Perfil de la rosca: Las roscas LTC presentan un diseño cónico que mejora el sellado al aplicar torque.
Diseño de la unión: El uso de un acoplamiento largo mejora significativamente la resistencia mecánica.

2. Aplicaciones

Pozos de profundidad media: Presión y fuerzas medias a altas, pero no condiciones extremas.
Perforación terrestre y marítima: Especialmente adecuado para entornos donde la tubería de revestimiento puede estar sometida a tensiones mecánicas adicionales.
Operaciones de costo medio: El LTC logra un buen equilibrio entre resistencia y rentabilidad.

3. Ventajas

Mayor resistencia que las roscas STC;
Mejor resistencia a la tracción, la compresión y la flexión;
Sello más estable, adecuado para entornos de presión media-alta.

4. Desventajas

Montaje más complejo y laborioso debido a la mayor longitud de la rosca;
Ligeramente más caro que las roscas STC.

Acoplamiento de rosca de contrafuerte (BTC)

El BTC es la estructura de rosca más resistente y adecuada para condiciones de operación extremas entre las tres roscas estándar API.

1. Propiedades

Perfil de la Rosca: A diferencia de las roscas STC y LTC, las roscas BTC tienen un perfil cuadrado o casi cuadrado.
Longitud de la Rosca: Las roscas BTC son similares a las roscas LTC, pero su diseño cuadrado mejora significativamente la resistencia y la capacidad de carga.
Diseño del Acoplamiento: El BTC utiliza un acoplamiento de gran tamaño capaz de soportar fuerzas extremadamente altas y prevenir fallas en la rosca en el fondo del pozo.

2. Aplicaciones

Pozos Profundos y Ultraprofundos: Entornos de fondo de pozo con presión y tensión mecánica extremadamente altas. Campos petrolíferos marinos: Especialmente indicado para pozos de alta presión y alta temperatura (HPHT).

Operaciones de perforación críticas: Estas operaciones no admiten errores; la tubería de revestimiento debe soportar condiciones extremas durante períodos prolongados.

3. Ventajas

Excelente capacidad de carga.
Alta resistencia a la presión y al torque.
Ideal para los entornos de perforación más exigentes, incluyendo pozos de alta temperatura y alta presión.

4. Desventajas

Mayores costos de fabricación e instalación debido al complejo diseño de la rosca.
El montaje y desmontaje requieren más tiempo y experiencia.

Comparación de roscas para tuberías de revestimiento: STC, LTC y BTC

Característica	STC	LTC	BTC
Longitud de la rosca	Corta	Larga	Larga (perfil cuadrado)
Resistencia	Baja a moderada	Moderada a alta	Alta a muy alta
Resistencia a la presión	Moderada	Alta	Muy alta
Aplicaciones típicas	Pozos someros, baja presión	Pozos de profundidad intermedia	Pozos profundos, entornos HPHT
Costo	Bajo	Moderado	Alto

Holgura de rosca API 5CT
Los accesorios roscados estándar API sellan tuberías principalmente mediante grasa para roscas, metalizado y enganche de rosca.

Diámetro exterior de la tubería de revestimiento	Holgura superior/raíz de la rosca STC	Holgura superior/raíz de la rosca BTC
< 193.7 mm	~0.152 mm	~0.178 mm
≥ 219.1 mm	~0.152 mm	~0.229 mm

Nota:
La rosca STC requiere una holgura menor para formar un sello, pero su capacidad de carga es limitada.
La rosca BTC logra un bloqueo mecánico más fuerte incluso con una holgura mayor gracias a su estructura de rosca cuadrada.

¿Cómo elegir la rosca adecuada para la tubería de revestimiento? 

1. Profundidad del pozo

Pozos someros: STC
Pozos de profundidad media: LTC
Pozos ultraprofundos/HPHT: BTC

2. Presión/temperatura de la formación

Los pozos de alta presión y alta temperatura suelen requerir la resistencia de las roscas BTC.

3. Presupuesto del proyecto

El STC tiene el menor costo;
El LTC ofrece la mejor relación costo-rendimiento;
El BTC es el más caro, pero también el más seguro.

4. Entornos de fondo de pozo

Los entornos marinos o hostiles pueden requerir roscas LTC o BTC por su mayor resistencia y rendimiento de sellado.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué rosca de tubería de revestimiento es mejor para pozos profundos?

La BTC (rosca de contrafuerte) es la mejor opción para pozos profundos, pozos ultraprofundos y entornos HPHT.
Su rosca cuadrada tiene la mayor área de apoyo, lo que le permite soportar mejor presión, torque y tensión axial extremos.

2. ¿Cuál es el estándar de rosca API 5CT para STC, LTC y BTC? 

La norma API 5CT especifica el tipo de rosca, la conicidad, el perfil dentado, la precisión de la rosca, las tolerancias y las dimensiones de acoplamiento correspondientes para las roscas STC, LTC y BTC.
Específicamente:
STC y LTC son roscas redondas API con una conicidad de 1:16;
BTC es una rosca de refuerzo API con un perfil dentado casi cuadrado y una mayor área de apoyo.
Estas normas garantizan una resistencia uniforme, sellado e intercambiabilidad de las conexiones de tuberías de revestimiento.

Resumen

En conclusión, la elección de la rosca para tuberías de revestimiento (STC, LTC o BTC) depende de los requisitos específicos del entorno de perforación. Las roscas STC ofrecen una solución rentable para pozos poco profundos, las roscas LTC proporcionan mayor resistencia para aplicaciones de profundidad media, mientras que las roscas BTC ofrecen máxima resistencia y durabilidad para pozos profundos y condiciones extremas.