Anexo 3 Especificaciones Técnicas Varillas de producción (Versión Inglésl)
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TECHNICAL SPECIFICATIONS OF SUCKER RODS ANDACCESSORIES SUPPLY
Elaborado
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1 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
Todos los derechos reservados para Ecopetrol S.A. Ninguna reproducción externa copia o transmisión digital de esta publicación puede serhecha sin permiso escrito. Ningún párrafo de esta publicación puede ser reproducido, copiado o transmitido digitalmente sin unconsentimiento escrito o de acuerdo con las leyes que regulan los derechos de autor y con base en la regulación vigente.
TECHNICAL SPECIFICATIONS OF SUCKER RODS AND ACCESSORIES SUPPLY
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CONTENT
1. GENERAL ................................................................................................................................. 3 1.1 DEFINITIONS ................................................................................................................... 3 1.2 MECHANICAL, PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES ........................................ 5
2. ACCESSORIES ........................................................................................................................ 8
3. SUCKER RODS........................................................................................................................ 8 3.1 CHEMICAL PROPERTIES OF THE RODS ..................................................................... 9 3.2 PHYSICAL ANALYSIS OF THE RODS........................................................................... 9 3.3 API RODS ...................................................................................................................... 10 3.4 RODS FOR LARGE LOADS ......................................................................................... 10 3.5 COUPLING ..................................................................................................................... 11 3.6 SUBCOUPLING ............................................................................................................. 11 3.7 COUPLING: MATERIALS ............................................................................................. 11
3.7.1 COUPLING API “T” .......................................................................................... 11 3.7.2 METALLIC COUPLING API ............................................................................. 11
4. HOLLOW ROD ....................................................................................................................... 12
5. SINKER BARS ....................................................................................................................... 12
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TECHNICAL SPECIFICATIONS
Scope
This Market Intelligence is designed to identify providers that furnish services and supplies related to
sucker rods and its accessories, this process can support contractual actions (Prices Lists, Fares
Agreements, Short lists to selection processes, among others). Providers herein identified are likely to
be included into selection processes ruled inside the Procurement Manual of Ecopetrol S.A.
1. GENERAL 1.1 DEFINITIONS
Rod string: The rod string serves to connect the surface equipment to the underground pump to
transmit the rotational movement to the rotor. The rods operating under torque loads, tension and
bending in corrosive and abrasive environments. The rods used as a standard in this lifting system are
manufactured under API 11B standard norm, although we also use special rods and continuous rods
manufactured by different suppliers.
The API rods: Under API norm we can find 4 kinds of sucker rods: C, D, K and KD, whose specifications
are in the API Std 11B newsletter. This consists of rod string lengths of 25 to 30 ft., the rods have pin
threaded connections at both ends
Class C rods are carbon-manganese steels AISI 1536. Those apply for jobs or light load average
up to 25,000 psi and half shallow wells up to 7,000 ft. depth. In moderate to medium corrosion
environments, that must be inhibited.
K class rods are steel alloys between nickel-molybdenum AISI 4623 SR. They are resistant to
corrosion if inhibition processes do work. They are designed to work in low and medium load
up to 25,000 psi and half shallow wells up to 7,000 ft. depth.
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KD rods are designed for moderate and high loads between 25.000 to 35.000 psi in corrosive
wells with corrosion inhibitors. These are alloy steels nickel-chromium-molybdenum.
Class D rods can be carbon steel or alloy steels. These rods are used where the loads are heavy
between 35.000 to 45.000 psi. In shallow or deep wells and if no corrosion surrounded or
effectively inhibited.
The couplings specified under the same rule are class T and SM. These couplings are seamless steel
pipes and combines both high quality steel with rolled threads to increase fatigue resistance. SM
couplings provide greater resistance to abrasion and corrosion. The metal spray SM is a hardening
process where nickel, chromium, boron and powder based silicon is applied to the base melting
metal. The result is a hard, dense and uniform with a very low friction coefficient and high resistance
to corrosion. Both kinds of couplings have boxes at the rod ends.
Continuous rods are made of steel with longitudinal seam or spiral wound on a reel 10 to 18 ft. in
diameter. By characteristic design, couplings or joints are needed only the bottom and top of its
installation. This fitting is done by welding. They are made of carbon steel API D grade, chromium-
molybdenum alloy and special alloys. Configurations are available in round and semi-elliptic shapes,
the diameter range varies from 12 /16 to 18 /16 in and rod rolled capacity is about 20,000 ft.
The continuous rod carbon steel could be applied to light loads less than 25,000 psi and in wells withlittle corrosion or corrosive environments effectively inhibited. Those made from chrome-
molybdenum alloy applied to light loads between 25.0000 to 35.000 psi with moderate corrosion
environments where moderate presence of chlorides and CO2 is found. The special alloy continuous
rods are used in heavy loads greater than 35,000 psi and moderate presence of corrosion and with
remarkable amounts of chlorides and CO2. All rods can be used in H2S presence.
This continuous string design offers several production improvements due to its steel solid length is
lighter and enhances the life of the production tubing as there is a more uniform contact between the
tubing and the rod string.
The advantages in the use of continuous rods are:
Low pin and fittings failures: with only two threaded connections, one on the polished rod and
the other in the pump, pin and joint failures that often occur in conventional rods, are
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reduced. This means that well can stay in production for long periods and associated costs
with removal, repairs and replacements of the rod string components are minimized.
Minimum rods and production tubing detriment: the protruding diameters of the coupling
very often become a focal point inside of the tubing internal diameter which eventually
damage the pipe wall and the coupler itself, more than this in directional wells. In spite of it, in
the continuous rods these couplings are not present, then the detriment is lowered and life of
both the tubing and the rod string is maximized
Minimum Requirements for torque and power: the use of these rods reduces powerrequirements and engine torque by eliminating flow restrictions or losses associated with the
couplings, centralizers and rod guides. This system reduces loads and its operation is much
more efficient for extended periods of PCP pumping
1.2 MECHANICAL, PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES
Table 1. Mechanical Properties of Continuous Rods
MECHANICAL PROPERTIES
Grade CodeMateri
alYield Strength Tensile Strength Hardness
Classes and
Materials API-
based
PSI Min MPa MinPSI
MinMPa Min Max (+2)
Carbon Steel
grade DD, DR 1536M 115000 790 85000 590 26
Grade D
Chrome
Molybdenum
DE, DER 4120M 115000 790 90000 690 26
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alloy
Special Service
Chrome
Molybdenum
alloy
SE,SER 4120M 130000 89511000
0790 32
Table 2. Physical Properties of Continuous Rods
PHYSICAL PROPERTIES
Radio for All 2.5” Sizes
COROD
Number
Nominal
SI
Nominal
Imperial
Weight
(Min) Area (Min)
Available
Grade
Lbs/ft Kg/m in2
mm2
All
8 28.6 mm 18/16” 3.38 5.02 0.994 642 All
7 27 mm 17/16” 3.01 4.49 0.886 572 All
6 25.4 mm 16/16” 2.67 3.98 0.785 507 All
5 23.8 mm 15/16” 2.35 3.50 0.690 445 All
4 22.2 mm 14/16” 2.04 3.05 0.601 388 All
3 20.6 mm 13/16” 1.76 2.63 0.518 334 All
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2 19 mm 12/16” 1.5 2.24 0.441 285 All
6R 25.4 mm 16/16” 2.67 3.98 0.785 507 All
4R 22.2 mm 14/16” 2.04 3.05 0.601 388 All
3R 20.6 mm 13/16” 1.76 2.63 0.518 334 1535
Nota: “R” indica varilla redonda.
Tabla 3. Continuous Rod Chemical Properties
CHEMICAL PROPERTIES
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
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Cu(max) 0.35 0.2-0.3
2. ACCESSORIES
Centralizers: Centralizers should be installed for preventing the transmission of eccentric movement
of the rotor to the rest of the string that is installed after the first rod on the rotor. Additionalcentralizers are recommended for pumps that spin at speeds of 300 rpm or in wells deeper than 5,000
ft. given the possible lack of verticality. There are cases where the installation depth must be checked
in order to decide the viability or not of the centralizers; it is because, in highly viscous oil wells those
generate important load losses
Accessories: Among the accessories for surface equipment are: polished rod, clamp, torque limiter
and frequency inverter. Each one of those are described underneath
Polished bar: Is installed on the top of the rod string. Those are steel tubes with pins on both ends
and their functions are:
To transmit the torque to the rod string
Along with stuffing box seal secure transmission head.
Allow the lifting of the rotor outside the stator when necessary.
In many cases, in addition to the polished rod, a hollow stem is used; in this case the speed reduction
system transmits the rotational movement to the hollow shaft, which by means that through a clamp
this transmits it to the rod polished, this clamp also helps to axial load and is located in the top of the
keepers.
3. SUCKER RODS
Lengths of 25-feet or 30-feet
Short sections of rods (Pony Rod) available in lengths of 2, 4, 6, 8 and 10 ft.
Pin threaded connections at both ends
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The sizes of rods are increased in 1/8-in., Starting with 5/8 inch; The bigger rod = 1-1/4.
3.1 CHEMICAL PROPERTIES OF THE RODS
3.2 PHYSICAL ANALYSIS OF THE RODS
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3.3 API RODS
Grade C
- AISI 1536 carbon steel alloy manganese
- Minimum resistance to stress of 90,000 psi
• Grade K
- AISI 4623 steel alloy nickel-molybdenum
- Minimum resistance to stress of 90,000 psi
• Grade D
- AISI 4142 steel alloy chrome molybdenum
- Minimum resistance to the stress of 115,000 psi
3.4 RODS FOR LARGE LOADS
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Grade S88
• AISI 3130M Nickel-Chromium Alloy
Grade XD
• AISI special alloy chromium-molybdenum
Grade EL ®
• AISI special alloy chromium-molybdenum
3.5 COUPLING
• Grade C Grade T
• full size or thin hollow
• Available in metallic
• For use in short lengths rods - have straight threads
• Not used on smooth bars
3.6 SUBCOUPLING
• Grade C Grade T
• For use on short lengths of rods and rods
• Used in smooth bars.
3.7 COUPLING: MATERIALS
3.7.1 COUPLING API “T”
• Recommended for installations where not expected corrosion or abrasion
• Tensile Strength 95,000 PSI minimum
• Hardness 56-62 HRA
3.7.2 METALLIC COUPLING API
• Highly resistant to corrosion and abrasion
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• Metallic Coating Colmonoy
• Metallized width - 0010-0020 in.
• Metallic Hardness - 595 minimum HV200
• Tensile Strength 95,000 PSI minimum
4. HOLLOW ROD
Advantages
• The external connection couple design minimizes the risk of failure due to over-torque
• The hollow design allows fluid injection
• More robust technology that reduces twists difference between surface and bottom of hole
• Reduce the effect of rotation in reverse
Disadvantages
• Cost is typically over three times more than conventional rods. Comparing products in the
same torque capacity
• The minimum size available is 48 mm (1.8988-in.)
• It requires a special design smooth rod
5. SINKER BARS
Pipe Diameter(Inches)
Sinker BarRecommendedDiameter(Inches)
Pin Size Sinker Bar airweight(Lb/Ft)
2 1-1/4 5/8 4.0
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2-3/8 1-3/8 3/4 5.0
2-3/8 1-1/2 3/4 6.0
2-7/8 1-5/8 7/8 7.0
2-7/8 1-3/4 7/8 8.2
3-1/2 2 1 10.7
General Considerations for Selecting Sinker bars
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Conventional Rod Application
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