Cable de línea para servicio agrio

Un cable de línea para servicio agrio sustituye la armadura de acero galvanizado de un cable de registro convencional por una aleación resistente a la corrosión, y el conductor de cobre desnudo por cobre niquelado. Todo lo demás —la doble armadura contrahelicoidal, el aislamiento de fluoropolímero, la geometría— permanece igual.

La razón es específica e implacable. El sulfuro de hidrógeno ataca el hierro del acero: primero consume el recubrimiento de zinc, luego fragiliza el alambre debajo hasta que los hilos se rompen al salir del pozo. Un cable que salió de un pozo agrio con buen aspecto puede fallar en la siguiente corrida, y el modo de falla es una sarta de herramientas en el fondo.

El umbral no es una cuestión de opinión. NACE MR0175 / ISO 15156 define el servicio agrio como una presión parcial de H₂S de 0,05 psia (0,3 kPa) o más. Multiplique la concentración de H₂S en ppm por la presión de fondo de pozo en psi, divida entre un millón, y si el resultado alcanza 0,05 está en servicio agrio y la armadura galvanizada ya no es el material adecuado. La pestaña de Normas desarrolla esto con números, incluida la versión de la regla que circula sin el divisor.

Fabricamos la armadura de aleación en tres grados: S75 níquel-cromo, S77 níquel-hierro y MP35N cobalto-níquel-cromo-molibdeno— en cuatro diámetros, de 7/32″ a 5/16″. Cambiar a aleación le cuesta resistencia a la rotura y, de forma menos evidente, multiplica la resistencia de CC de la armadura entre cuatro y seis veces. Ese segundo efecto sorprende a la gente, porque la armadura es el conductor de retorno. Ambos efectos están tabulados en la pestaña de Especificaciones.

Envíe un análisis de fluido actualizado, la presión de fondo de pozo y la temperatura: las mismas tres cifras que determinan la selección de material en el resto de nuestra cables para petróleo y gas gama. Sin un análisis de fluido, nadie puede especificar este cable honestamente, ni siquiera nosotros.

Construcción

Las tres aleaciones de armadura

El contenido de hierro lo explica todo. H₂S ataca el hierro; cuanto menos hierro contiene la armadura, menos hay que atacar. El MP35N está casi libre de hierro, por lo que sobrevive a condiciones que acaban con las otras.

Conductor chapado en níquel

Toda construcción para servicio agrio usa cobre niquelado, no cobre desnudo. Esto no es una precaución excesiva. El aislamiento de un cable de línea sufre daños por aplastamiento de la armadura a lo largo de su vida, y una sola brecha en un pozo agrio expone el cobre desnudo al H₂S a lo largo de toda la longitud inundada, no en un solo punto. El niquelado le da tiempo para darse cuenta.

Aislamiento

FEP/ETFE de doble capa a 260 °C en todas las construcciones para servicio agrio: el FEP hace el trabajo dieléctrico, la capa de ETFE queda hacia la armadura y absorbe el aplastamiento. Para pozos con más de 260 °C, consulte el cable de línea de alta temperatura página.

Lo que no cambia, y una cosa que sí cambia

El número de alambres, sus diámetros y el diámetro exterior terminado son idénticos a los de la construcción galvanizada del mismo tamaño: 12 interiores bajo 18 exteriores, el mismo paso de cableado. Un cable para servicio agrio se instala en el mismo tambor y pasa por la misma polea que el cable convencional al que sustituye.

El conductor es la excepción. En dos de los cuatro tamaños, la construcción de aleación usa un conductor distinto al galvanizado: el de 7/32″ pasa de 16 AWG de 19 hilos a 18 AWG de 7 hilos, y el de 9/32″ de 15 AWG a 16 AWG. La resistencia del conductor aumenta en consecuencia: de 13,1 a 22,0 Ω/km en el de 7/32″. Está en la tabla de especificaciones, pero es fácil pasarlo por alto cuando se comparan los grados de armadura y se asume que el resto del cable no cambió.

Aplicaciones

Pozos de gas y petróleo agrios, y los pozos ricos en CO₂que corroen mediante un mecanismo distinto pero terminan de la misma manera.

Lo que la armadura de aleación no soluciona

No aumenta la capacidad nominal de temperatura; eso es tarea del aislamiento. No hace que el cable sea más resistente; lo hace más débil. Y no elimina la necesidad de lavar e inspeccionar el cable después de una corrida agria.

Especificaciones

Construcciones de armadura de aleación por tamaño

Todas las construcciones: aislamiento FEP/ETFE, 260 °C, resistencia de aislamiento mínima de 457 MΩ·km, mismo diámetro exterior y misma polea mínima que el cable galvanizado de ese tamaño.

Lo que cuesta el cambio, parte uno: resistencia

Recalcule la sarta de herramientas antes de la primera corrida agria. Una pérdida de resistencia del 18 % en un cable de 9/32″ no la absorbe el factor de seguridad; es el factor de seguridad.

Lo que cuesta el cambio, parte dos: la armadura es su conductor de retorno

La armadura de aleación tiene entre cuatro y seis veces la resistencia de CC del acero galvanizado, y en un cable monoconductor la armadura transporta toda la corriente de retorno. Esta es la cifra que sorprende a la gente, porque nadie piensa en la armadura como un elemento del circuito hasta que la telemetría empieza a fallar.

Desarrollado para una corrida de 5.000 m de 1/4″, la resistencia del bucle es el conductor más la armadura:

Triplicar la resistencia del bucle significa triplicar la caída de tensión para la misma corriente de la herramienta. Verifique el margen de la fuente de alimentación de superficie y el presupuesto de telemetría antes de hacer el pedido, no después: una herramienta que funcionó bien con cable galvanizado puede quedarse sin suficiente potencia en la versión de aleación del mismo cable.

Normas y selección

El umbral, según la propia norma

NACE MR0175 / ISO 15156 define el servicio agrio como una presión parcial de H₂S de 0,05 psia (0,3 kPa) o más en la fase gaseosa. La presión parcial es la concentración multiplicada por la presión absoluta total:

Ejemplo práctico

Un pozo a 4.000 psi con 50 ppm de H₂S: (50 ÷ 1.000.000) × 4.000 = 0.20 psia. Cuatro veces el umbral: armadura de aleación. Los mismos 50 ppm en un pozo de 500 psi dan 0,025 psia, por debajo del umbral, y la armadura galvanizada con un engrasado adecuado es defendible. La concentración por sí sola no le dice nada; lo que importa es la concentración multiplicada por la presión.

Una advertencia sobre la versión de esta regla que quizá haya visto

Circula en el campo una regla práctica como «ppm × psi ≥ 0,05, evite el galvanizado». Tomada literalmente, es errónea por un factor de un millón: 1 ppm en un pozo de 1 psi la activaría. El ÷ 1,000,000 es el paso que falta, y al restituirlo la regla práctica y la norma coinciden exactamente. Si un proveedor le cita la versión corta, vale la pena tomar nota.

CO₂

La regla práctica complementaria es que el CO₂ en porcentaje multiplicado por la presión de fondo de pozo en psi debe alcanzar unos 130 psia de CO₂ de presión parcial. El CO₂ corroe por pérdida general de metal en lugar de agrietamiento, por lo que es menos catastrófico y más predecible, pero aun así acorta la vida útil de la armadura galvanizada.

Normas

Preguntas frecuentes

¿Qué grado necesito: S75, S77 o MP35N?

S75 para servicio moderadamente agrio y con CO₂. S77 cuando el análisis del fluido es severo. MP35N cuando es severo y y la sarta de herramientas es pesada, porque conserva la mayor resistencia de los tres. Si duda entre dos grados, el factor decisivo suele ser cuántas corridas debe sobrevivir el cable antes de ser reemplazado.

¿Puedo mantener mi cable galvanizado y simplemente engrasarlo más?

Por debajo del umbral NACE, la grasa protectora en una línea bien acondicionada es una práctica legítima. Por encima de él, la grasa solo compra tiempo y nada más. El modo de falla es la fragilización por hidrógeno dentro del alambre, no el óxido superficial, y la grasa no llega al interior del alambre.

¿Por qué empeoró la señal de mi cable de aleación?

Probablemente no empeoró: empezó peor. La armadura de aleación tiene entre cuatro y seis veces la resistencia del galvanizado, y en un cable monoconductor la armadura es la vía de retorno. Consulte la tabla de resistencia de bucle en la pestaña de Especificaciones.

¿Necesita el cable un manejo distinto después de una corrida agria?

Lávelo. La armadura de aleación resiste el ataque, pero no es inmune a él, y el fluido de pozo residual que queda en los intersticios de la armadura entre corridas es el peor de los casos. Lave, seque e inspeccione: la misma disciplina que requiere un cable de línea monoconductor convencional necesita, pero llevada a cabo con mayor rigor.

¿Qué necesita de mí para cotizar?

Un análisis de fluido actualizado con H₂S y CO₂ S en ppm o porcentaje, presión de fondo de pozo, temperatura de fondo de pozo, profundidad y peso de la sarta de herramientas. Cualquiera que cotice un cable agrio sin pedir un análisis de fluido está adivinando.