¿Qué es una tubería de perforación?
La tubería de perforación es el tubo de acero con conexiones roscadas en ambos extremos que conecta la plataforma de perforación de superficie con las herramientas de perforación y el conjunto del fondo del pozo. Realiza tres trabajos a la vez: transporta el lodo de perforación hasta la barrena, transmite rotación y torsión desde la superficie a la barrena y soporta la carga de tracción de la sarta. Durante la perforación, la tubería debe resistir altas presiones internas y externas, torsión, flexión y vibración continua, y en las operaciones de petróleo y gas, una sarta se tira y se vuelve a pasar muchas veces, por lo que la tubería también debe ser resistente a la fatiga.
Disposición de la sarta de perforación
Una sarta de perforación típica se ensambla de arriba a abajo como: un kelly, la sección de la tubería de perforación, la sección de la tubería de perforación ponderada y luego los portamechas y la broca. El kelly es un tubo cuadrado o hexagonal que se desliza a través de la mesa giratoria y transmite la rotación a la cuerda. La cantidad de uniones de tuberías de perforación depende de la profundidad del pozo, mientras que la cantidad de uniones de tuberías de perforación ponderadas depende del diseño del conjunto del fondo-del pozo. La tubería de perforación ponderada tiene una pared más gruesa que la tubería de perforación estándar y se coloca encima de los portamechas para proporcionar una transición suave en rigidez.
Características de diseño de la tubería de perforación sin costura
La tubería de perforación sin costura se fabrica mediante perforación y laminación en caliente de un tocho sólido, lo que proporciona una estructura de fibra continua y una mejor resistencia a la fatiga que la construcción soldada. El cuerpo del tubo tiene una pared delgada y un peso reducido por unidad de longitud, de modo que la carga de elevación sigue siendo manejable. Para fortalecer la conexión entre el cuerpo de tubería y la junta de herramienta, ambos extremos del cuerpo de tubería se recalcan o engrosan antes de soldar por fricción las juntas de herramienta.
| forma molesta | Abreviatura | Donde ocurre el engrosamiento |
|---|---|---|
| malestar interno | UI | Diámetro interior reducido en ambos extremos. |
| malestar externo | UE | Diámetro exterior aumentado en ambos extremos. |
| Malestar interno y externo | UEI | Tanto el interior como el exterior engrosados en ambos extremos. |
El recalcado proporciona un espesor adicional de la pared donde se une la junta de herramienta, de modo que la conexión roscada no sea el punto más débil de la cuerda.
Grados y estándares de materiales
La tubería de perforación sin costura se fabrica según la especificación API 5DP, que define cuatro grados comunes por límite elástico mínimo: E75 a 75 ksi, X95 a 95 ksi, G105 a 105 ksi y S135 a 135 ksi. Los grados más altos soportan más carga por el mismo peso, pero son más sensibles a los daños por manipulación y requieren una inspección más cuidadosa. El cuerpo de la tubería y la junta de herramienta están hechos de acero aleado, y la junta de herramienta se trata térmicamente para obtener una dureza mayor que la del cuerpo para mayor resistencia al desgaste en la conexión.
Condiciones de servicio e inspección
La tubería de perforación falla con mayor frecuencia por fatiga, desgaste y corrosión, o por daño mecánico debido a resbalones, pinzas y manipulación. Por lo tanto, un programa de inspección sólido es parte del funcionamiento normal: verificaciones dimensionales, inspección electromagnética del cuerpo de la tubería, pruebas ultrasónicas del área de recalcado y de unión de herramientas, e inspección de roscas después de cada viaje o en un cronograma definido. La tubería es un activo reutilizable y se realiza un seguimiento de su historial de condiciones para decidir cuándo se deben retirar las uniones o moverlas a posiciones de menor-esfuerzo en la sarta.
Aplicaciones
La tubería de perforación sin costura se utiliza en pozos de petróleo y gas, perforación geotérmica, pozos de agua y pozos mineros. En la perforación de petróleo y gas, es uno de los equipos más importantes de la plataforma, porque por él pasa todo el recorrido de carga y el circuito de lodo. Debido a que la tubería transmite la potencia de rotación del kelly o top drive a la barrena y a los portamechas, su confiabilidad controla directamente la velocidad y seguridad de la operación de perforación.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Por qué la tubería de perforación no está soldada sino sin costuras?
El proceso sin costura produce una tubería sin costura de soldadura longitudinal, lo que brinda resistencia uniforme y mejor resistencia a la fatiga bajo las cargas alternas de flexión y torsión de la perforación. Esto es importante porque las costuras de soldadura son sitios naturales de inicio de grietas por fatiga.
P2: ¿Cuál es la diferencia entre tubería de perforación y tubería de perforación ponderada?
La tubería de perforación ponderada tiene una pared más gruesa, lo que proporciona más peso por metro y mayor rigidez sin dejar de tener el mismo tamaño de junta de herramienta. Se coloca encima de los portamechas para reducir la transición de rigidez y proporcionar peso a la broca con menos riesgo de atascamiento del diferencial.
P3: ¿Qué significan los grados E75, G105 y S135?
Los números son el límite elástico mínimo en ksi. E75 resiste aproximadamente 75 ksi de límite elástico, G105 aproximadamente 105 ksi y S135 aproximadamente 135 ksi. Los grados más altos permiten una cuerda más liviana para una carga determinada, pero toleran menos los daños.
P4: ¿Por qué están alterados los extremos de la tubería de perforación?
El recalcado añade espesor de pared en ambos extremos para que la junta de herramienta soldada por fricción-se asiente en una sección más resistente. Esto mantiene la fuerza de la conexión cerca o por encima de la fuerza del cuerpo de la tubería, para que la rosca no se convierta en el eslabón débil.
P5: ¿Qué causa la mayoría de las fallas en las tuberías de perforación?
Las principales causas son la fatiga por rotación al doblarse, la corrosión y la erosión dentro y fuera de la tubería, y los daños mecánicos como cortes deslizantes, marcas de tenazas y daños en las roscas. La inspección periódica y el manejo correcto previenen la mayoría de las fallas.
P6: ¿Se puede reutilizar la tubería de perforación en el siguiente pozo?
Sí. La tubería de perforación es un tubo reutilizable y normalmente se inspecciona, clasifica y se devuelve al servicio varias veces. Su vida restante se gestiona mediante el seguimiento del historial de inspecciones y moviendo las juntas desgastadas a posiciones de menor-esfuerzo.