hastes de bombeio - apresentação geral

2 March 2010

Hastes de Bombeio

ASTE Guilherme Magoga

2 March 2010

InstitucionalHastes de Bombeio


2 March 2010ASTE RODS Tenaris 3

Tenaris Fbricas Integradas

TenarisSiderca(Aciaria)- Capacidade:

1,200,000 tons

- Desde 1954

TenarisSipsa(Laminao)

- Desde 2004

Metalmecnica- 1100 Mil Unid./ano

- Desde 1985

Confab- 400 Mil Unid./ano

- Desde 2004


CIS1.5 MM

China5,4 MM

Cifras em Milhes de Hastes

Argentina1.1 MM

Brasil0.4 MM

Austria0.25 MM

USA5.3 MM

CANADA0.7 MM

Romenia0.5 MM

India0.5 MM

Oferta Mundial


Vendas em nvel Global

Vendas Spot

Contratos de longo prazo

2 March 2010

FabricaoHastes de Bombeio



Fabricao Hastes de Bombeio

Endireitamento

Incio

Recebimento de Matria-prima

Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



O processo de endireitamento da matria-prima assegura a retilinidade das barras para os processos seguintes. Este processo se realiza por meio de rolos compressores e trabalha emlinha com o controle no destrutivo (CND).

Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



O controle no destrutivo (CND) controla 100% da matria-prima usando o princpiode correntes parasitas para deteco de fissuras longitudinais e transversais.

Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



O processo de forjamento se inicia com o aquecimento por induo dos extremos das barras, este aquecimento controlado por um pirmetro ptico que asseguraa qualidade e segurana no processo de forjamento.

Com o extremo da barra j na temperatura ideal, a barra forjada manualmente, uma por vez, onde o extremo conformado de acordo com o conjunto matriz / puno.

Neste processo tambm acontece a marcao que garante a rastreabilidade de cada haste produzida.

Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



As hastes so tratadas termicamente para garantir a homogeneidade e atingir propriedades mecnicas conforme especificaes tcnicas.

O forno de tratamento trmico possui controle de temperatura por zonas de aquecimento e tambm um controle do tempo de passagem das hastes.Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



Com as hastes j tratadas, as mesmas so submetidas a um jato com granalhade ao esfrica, com energia suficiente para remover xidos, carepas geradasno tratamento trmico e tambm preparar a superfcie para a pintura.

Na bancada de jateamento, 100% das hastes so verificadas visualmente para garantir a qualidade das pontas forjadas.

Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



Neste processo os extremos so usinados e as roscas laminadas. A fbrica conta dom dois tornos CNC que trabalham linha. O processo de usinagemacontece em alta velocidade, isto garante que a rugosidade seja baixa.

A verificao da qualidade das roscas acontece neste posto, o operador contacom calibres de trabalho conforme recomendao da norma API.

Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No



Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No

Centralizadores so injetados diretamente ao corpo das hastes de bombeio, com isso, asseguramos que os mesmos no se desloquem durante o trabalho dentro do poo.



Endireitamento

Incio


Forja

CND

TratamentoTrmico

Fim

Jato de Granalha

Usinagem

Centralizador?

Injetora

Pintura & Embajagem

Sim

No

As hastes so pintadas por imerso em uma tinta protetiva, solvel em petrleo.

2 March 2010

FabricaoLuvas de Acoplamento



Fabricao Luvas de Acoplamento

Usinagem

Incio

Corte do Tubo seamless

Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

As luvas so fabricadas a partir de tubos sem costura, o primeiro processo de nossafbrica consiste em cortar tubos em partes menores.



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

As luvas so usinadas tanto internamente quanto externamente. No caso das luvas SM (Spray Metal), as luvas so usinadas externamente e aps a retifica elas retornam para serem usinadas internamente.

A usinagem em alta velocidade, isto garante um melhoracabamento e consequente baixa rugosidade nas luvas.



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

As luvas passam por um jateamento com granalha de aoangular, como forma de preparar a superfcie para o aporte da camada do spray metlico.



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

Aps o aporte do spray metlico,as luvas so retificadasexternamente, como forma de garantir o dimensional, alm de polir a superfcie externa



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

A rosca nas luvas de acoplamento feita por laminao a frio. Calibres so utilizados como forma de garantir a qualidade das roscas.



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

Como forma de garantir a caracterstica anti-gripante nas conexes e cumprindo os requerimentos da norma API, as luvaspassam por uma limpeza e em seguida passam por um processo de fosfatizao.



Usinagem

Incio


Fosfatizao

Rosca

Fim

Jato de Granalha

Spray Metal?

Pintura & Embajagem

Sim

No Spray Metlico

Retifica

As luvas que sero despachadas acopladas as hastes, passam pelo processo de pintura juntamente com as hastes, j as luvas que sero despachadas soltas (desacopladas), estas so lubrificadas e encaixotadas.

2 March 2010

Identificao de Hastes de Bombeio



Identificao da Haste de Bombeio

Cdigo de forjaFabricante

Data de fabricaoCdigo da corrida

Monograma API

Dimetro da haste

N da Ficha de linha

Grau do ao


Marcao no Quadrado

4138M SHaste Grau Especial

4330UHS 2Haste Grau UHS-NR

Graus Especiaise

HastesPremium

15XXPLHaste Grau Plus

4320DSHaste Grau KD

15XX / 41XXDHaste Grau D

4621KHaste Grau K Grau API

15XXCHaste Grau C

OBSMATERIAL (SAE)MARCAO DO

QUADRADOTIPOS DE HASTES DE BOMBEIO


Propriedades Mecnicas e Composio Qumica


Identificao das Luvas

API

T

SM

NoAPI

Alta Resistencia

(UHS)

Classe da Luva

Tipo: Normal, luva de reduo e luva para hastes polidas.

Podem ser FS (Full Size) ou SH (Slin Hole)



SMT

2 March 2010

Luvas para Hastes Polidas



Comparao entre luvas

Luva de hastes de bombeioPrimeitos filetes sem rebaixo

Luva de hastes polidasPrimeiros filetes rebaixadoe


Luva de Haste Polida roscada emHaste de bombeio

Os 2 primeiros filetes da luvada haste polida no fazemcontato com a rosca da hastede bombeio

Note que no temos problemas se usarmos uma luva de haste polida emuma haste de bombeio convencional.


Luva de Haste de Bombeio roscadaem Haste Polida

Os primeiros filetes da luva da haste de bombeio penetra nahaste polida

IMPORTANTE: neste caso estamos danificando a haste polida, pois os filetes da luva da haste de bombeio penetram na haste polida.

2 March 2010

Centralizadores



Fabricao

A fabricao feita atravs da injeo do material em altatemperatura (Nylon ou PPS) diretamente ao corpo da haste de bombeio.


Centralizadores

Podem ser classificados:

Quanto a sua geometria:

BM (Bombeio Mecnico)

BCP (Bombeio por Cavidades Progressivas)

Quanto ao seu material:

Alta Temperatura

Baixa Temberatura


CentralizadoresQuanto a geometria


Devido a geometria de suas

aletas, deve ser usado em

bombeio mecnico. Quando

usado em BCP, a alta rotao

dificulta a passagem do fluido.


CentralizadoresQuanto a geometria



CentralizadoresQuanto a geometriaBCP (Bombeio por Cavidades Progressivas)

A sua geometria facilita a passagem do fluido, pois sua aletas diagonais empurramo fluido para cima.

Quando usados em BM, podem trazer danos por eroso no corpo das hastes, devido a turbulencia gerada no fluido.


CentralizadoresQuanto a geometriaCentralizadores BCP usados em bombeio Mecnico.

(Este problema no comum, mas deve ser evitado)


CentralizadoresQuanto ao material

AT

(Alta Temperatura)

BT

(Baixa Temperatura)


CentralizadoresQuanto ao material

Centralizadores para Baixa Temperatura usados em poo com alta temperatura.


CentralizadoresPrincipais Propriedades Mecnicas

1600 kg 200c

4700 kg 100c

5100 kg 20c

115 MpaPPS

(material usado para Alta temperatura)

350 kg 90c

850 kg 20c

50 MpaNYLON

(material usado para baixa temperatura)

FORA PARA DESLOCAR O CENTRALIZADORRESISTNCIA TRAOMATERIAL

PROPRIEDADES MECNICAS


CentralizadoresRecomendaes de uso

Sim

Sim

AMBIENTE AQUOSO

Sim

No

AREIA

Sim

Sim

AMBIENTE DOCE

SimSimSimBrancoPPS

SimNoNoPretoNYLON

BACTRIASAMBIENTE CIDO

HOT OILAMBIENTE

QUENTECORMATERIAL

RECOMENDAES DE USO

Nota, a cor referenciada na tabela do material base (as hastes recebem uma pintura protetiva preta, deixando o centralizador PPS preto)


Vantagens

Maior vida til da instalao;Reduo do desgaste sobre o tubing;Maior efetividade em poos com inibidores de corroso (forma um filme na zona de desgaste);Menores custos de intervenes;Menores perdas de produo;Aumento da vida-til dos centralizadores com o uso de um Rods rotator.

2 March 2010

Torque em Hastes de Bombeio



Passos para montagem da unio

Passo 1: Limpeza das unies.

Paso 2: Verificao e controle de ferramentas.

Paso 3: Torque da unio.


Retirar os protetores das hastes e luvas; Limpar os pinos e luvas com solvente (detergente, querosene,

gasolina, thinner), de forma a eliminar toda a graxa ou leo.

No usar leo diesel.

Secar pins e luvas com estopa ou jato de ar; Montar a unio ajustando a mo.

Passo 1 : Limpeza das unies


Verificar o estado dos elevadores, chaves de hastes e mordaas da chave hidrulica.

Aquecer o leo fazendo trabalhar no vazio. Verificar a presso hidrulica e regular de acordo com o dimetro e

grau da haste de bombeio.

Passo 2 : Verificao e controle de Ferramentas

A qualidade das ferramentas reflete diretamentena qualidade da conexo por elas montada.


Ajustar a unio a mo, com chave de hastes, at que os espelhosfaam contato (hand tight).

Fazer uma marca na unio para controlar o torque aplicado. Aplicar torque com a chave hidrulica (sem acelerar o equipamento). Controlar o torque com a placa de torque adequada. Repetir a operao nas 5 primeiras unies, e aps isso controlar a

cada 10.

Passo 3 : Torque da unio

Uma conexo mal feita atua como um fusvel.


Mtodo de Deslocamento Circunferencial

Deslocamento aps torquePosio Ajuste a mo

Procedimento de AjustePaso 3: Torque da unio


Posio Ajuste a mo Deslocamento aps torque




DeslocamentoMnimo




DeslocamebtoMximo




Passo 3 : Torque da unioPlaca de torque

VIOLETA ou ROSA

UHS-NR e MMS-NR

AZUL

PLUS

BRANCA ou ALMINIO

API

PLACA DE TORQUETIPO DE HASTE


Passo 3 : Torque da unioPlaca de torque

Note que as placas de torquepossuem um lado para com a descrio PRIMER ARMADOe outro lado com a descrioREARMADO.


Passo 3 : Torque da unioLubrificao

As roscas das hastes de bombeio podem ser unidas a seco, sem o uso de qualquer graxa ou leo lubrificante. Caso seja usado algumlubrificante, este debe ser usado somente na rosca.

Os espelhos devem estar totalmente limpos e secos.


Passo 3 : Torque da unioTenses

Como se observa, o pino ficapr-tensionado, isto garante comque os espelhos se mantenhamem contato durante o trabalho.

Ponto de maior Trao

CompressoCompresso

TraoCompresso

Ponto de maior Trao


Falhas

Torque mal realizado

Falta de

torque

Excesso de

torque

Deformao do pinDeformao do espelhoRoptura do pin

Marcas nos espelhosRoptura nas luvasRoptura do pin


FalhasExcesso de torque

Efeito : Estiramento do pin

Pode ser verificado com umcalibre passa no passa.

Se o pin estiver estirado, debe se descartar a haste.

Pino estirado

Espelho marcado

Luva deformada


FalhasExcesso de torque


FalhasFalta de torque

Unio corretamenteajustadaA carga se transmite de maneira uniforme e a unio comporta-se como um nico corpo slido.

Unio mal ajustadaA carga suportada pelo primeiro filete do pin, ondeconcentram as tenses.


FalhasFalta de torque

No pin, a falha acontece no primeiro filete de rosca a partir do espelho da haste.

nicio da ruptura

Falha em luvas por falta de torque

2 March 2010

BCP Bombeio por Cavidades Progressivas



BM x BCP

Hastes de Bombeio convencionais foram desenvolvidas para Bombeio Mecnico, ou seja, trabalhar com cargas alternadas, sobre esforos de trao.

Bombas BCP surgiram no final da dcada 20 mas somente no final da dcada de 70 foram utilizadas para produo de petrleo.

Hastes de Bombeio passaram a ser usadas em BCP, trabalhando sobre esforos de torso.

Algumas mudanas nas hastes de bombeio foram feitas para otimizar o bombeamento por cavidades progressivas (estas no recebem o monograma API).

Hastes ocas so desenvolvidas especialmente para BCP.


Aspectos a considerar - BCP

A experincia mostra que falhas ocorrem torque muitomenores ao torque aplicado em testes de laboratrio.

Isto se deve basicamente a falta de limpeza na conexo.

Estaticamente, as superfcies rugosascriam micro-soldas que garantem a resistncia da unio.

O ajuste dinmico rompe estasmicrosoldas e faz com que as paredes flutuem entre si.


Aspectos a considerar BCPTeste C-Fer

Hastes de 1 de alta resistncia, com torque nominal de 3750 lbs/ft.

Limpeza de laboratrioFalhas com: 5848, 5899, 5901, 6178 lbs/ft.

Falha no corpo das hastes.

Sem limpeza / excesso de lubrificanteFalhas com 2910, 2850, 3000, 3108 lbs/ft

Falha na conexo.


Aspectos a considerar BCPFalha comum

muito comum falhas por fadiga naregio prxima a zona recalcada da haste de bombeio, isto ocorre comfrequncia devido a concentrao da curvatura nesta zona quando temospoos desviados.

2 March 2010

Falhas



Falhas

As falhas nas hastes de bombeio podem ser devido a fadiga ou devido ao excesso de carga, porm este tipo de falha bastante raro.

As falhas por fadiga so bastante frequentes e so originadas por algum ponto concentrador de tenso, que pode ser : pitting de corroso, dano mecnico, imperfeio no material, torque inadequado, etc.

1%

99%

Excesso de Carga

Fadiga


Falhas em Hastes de Bombeio

Falhas por Tenso (trao) Falhas por Fadiga



Falhas por tenso (trao) Falhas por Fadiga



Falhas por Tenso (trao)

A norma API 11BR recomenda no exceder 80% da tenso de fluncia do material, sempre observando a haste mais frgil.


Capacidade de Trao Max.



Falhas por FadigaSe divide em trs :

1. Iniciao (a partir de um golpe, fissura, pitting,etc);

2. Propagao;

3. Ruptura.

Incio

Propagao

Ruptura


Falhas em Hastes de BombeioExemplos:



Falhas por defeitos do fabricante :

Defeitos de forja, usinagem;

Matria-prima, etc.



Falhas por corroso

Segundo agente corrosivo :

CO2

SH2

O2

Bacteriana



BCP

BM

2 March 2010

Hastes OcasPrincipais Caractersticas



Hastes Ocas - PCPRod1000

Tubo de ao sem costura, de alta resistncia mecnica;YS min = 140 Ksi

Dureza 32 38 HRC

Tratamento Trmico;

Extremos roscados

(caixa-caixa);


Hastes Ocas - PCPRod1000Conexo

Torque limitado pela Conexo

Conexo Ponto mais Frgil daHaste Oca PCPRod 1000

2 March 2010

Hastes OcasInstalao



Hastes OcasInstalao

A instalao das Hastes Ocas requer os seguintespassos:

1. Limpeza das conexes;

2. Aplicao de graxa nas conexes;

3. Montagem da conexo.


Hastes OcasInstalao

1. Limpeza das conexes.


Hastes OcasInstalao

2. Aplicao de graxa nas conexes.

Graxa narosca (API)

Perfil de rosca


Hastes OcasInstalao

3. Montagem da conexo. Controle do torque aplicado.


Principais Tipos de FalhasMontagem incorreta da Conexo

Folga

O controle do torque fundamental para uma boa performance da coluna de hastes ocas, pois sua conexo apresentainterferncia no dimetro.

2 March 2010

Hastes OcasPrincipais Tipos de Falhas



Principais Tipos de FalhasExcesso de Torque

As falhas por excesso de torque,

geralmente so causadas pelo

torque excessivo originado por

algum problema na bomba BCP,

como por exemplo o inchamento

do estator.


Principais Tipos de FalhasCorroso Sob Tenso

Ocorre quando o material est submetido a esforos de

trao, em contato com algum meio corrosivo.

Este fenmeno geralmente est

associado a presea de H2S

(SSC Sulfide Stress Cracking).

Em BCP, essa fissura se propaga

rapidamente, principalmente em

alguma zona com desvio na

coluna de hastes ocas.


Principais Tipos de FalhasDano Mecnico / Corroso Localizada


Principais Tipos de FalhasDano Mecnico


Equipe TenarisAssistncia Tcnicas Hastes de Bombeio

Alejandro Sorcia (Mexico)

[email protected]

Christian Ferro (Venezuela)

[email protected]

F. Daniel Muse (Villa Mercedes)

[email protected]

Farid Kachra (Canad)

[email protected]

Fernando Godoy (Neuqun)

[email protected]

Francisco Diaz Telli (Buenos Aires)

[email protected]

Gabriel Ruffolo (Neuqun)

[email protected]

Guilherme Magoga (Brasil)

[email protected]


Obrigado !

2 March 2010

Hastes de BombeioPrticas Recomendadas




Armazenamento

Sondas

Inspeo



Armazenamento

Sondas

Inspeo

Hastes podem ser armazenadas em caixas ou em estaleiros.

Aqui vemos as camadas separadas por tacos de madeira e a base protegida por borracha.



Armazenamento

Sondas

Inspeo

Os estaleiros devem estar identificados, evitando a mistura de materiais e facilitando a localizao dos materiais desejados no ptio de armazenamento.



Armazenamento

Sondas

Inspeo

As hastes devem ser armazenadas com os protetores de rosca nos extremos (com graxa na rosca). Isso evita danos mecnicos e protege contra a corroso.



Armazenamento

Sondas

Inspeo

As caixas fechadas devem ser movimentadas com o auxlio de um balancim.



Armazenamento

Sondas

Inspeo

Na movimentao de hastes soltas, utilizar cintas de nylon ou ao.

Nunca carregar as hastes apoiadas diretamente aos garfos da empilhadeira.


Hastes de BombeioPrticas que devem ser evitadas

Armazenamento

Sondas

Inspeo

Evitar o contato direto com os garfos da empilhadeira.



Armazenamento

Sondas

Inspeo

Armazenar as hastes sem a devida identificao e deix-las em contato direto com o metal (tubo de ao) do estaleiro.



Armazenamento

Sondas

Inspeo



Sondas

Armazenamento

Inspeo



Sondas

Armazenamento

Inspeo

Hastes devem ser transportadas em caixas metlicas, com as camadas separadas por tacos de badeira ou separadores de plstico.

Os protetores de rosca devem estar presentes.



Sondas

Armazenamento

Inspeo

As conexes devem estar limpas secas, principalmente para BCP (bombeio por cavidades progressivas).



Sondas

Armazenamento

Inspeo

As ferramentas devem ser verificadas antes da operao.



Sondas

Armazenamento

Inspeo

O torque deve ser controlado nas 5 primeiras conexes e depois controlar 1 conexo a cada 10.



Sondas

Armazenamento

Inspeo

Assegurar que a coluna seja montada exatamente como a engenharia solicia(dimetro, grau do ao, centralizadores nas zonas corretas, etc).



Colocar os materiais diretamente sobre o solo (neste caso, areia ficou aderida nas conexes da haste polida).

Sondas

Armazenamento

Inspeo



Transportar os materiais sem a devida proteo.

Sondas

Armazenamento

Inspeo



Aplicar torque manualmente ou golpear as hastes de bombeio.

Sondas

Armazenamento

Inspeo



Armazenamento

Sondas

Inspeo



Inspeo

Armazenamento

Sondas



Inspeo

Armazenamento

Sondas

Boa limpeza (desparafinao).



Inspeo

Armazenamento

Sondas

Limpeza no momento da inspeo (remoo da oxidao atmosfrica).



Inspeo

Armazenamento

Sondas

Inspeo por partculas magnticas (deteco de fissuras nos extremos das hastes).



Inspeo

Armazenamento

Sondas

Inspeo dimensional.



Inspeo

Armazenamento

Sondas

Remoo e Inspeo das luvas de acoplamento em 100% das hastes.



Inspeo

Armazenamento

Sondas

Pintura protetiva e identificao das hastes.



Corrigir os filetes de rosca com uma lima.

Inspeo

Armazenamento

Sondas



Golpear as luvas de acoplamento para facilitar a retirada das mesmas.

Inspeo

Armazenamento

Sondas



Misturar materiais diferentes e utilizar critrios de aprovao/descarte diferentes ( comum que inspetores tenham critrios diferentes para aprovar/descartar hastes O critrio correto o critrio do procedimento).

Inspeo

Armazenamento

Sondas

hastes de bombeio - apresentação geral

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