La tubería de perforación es una tubería hueca, de paredes delgadas, de acero o aleación de aluminio que se utiliza en plataformas de perforación . Es hueco para permitir que el fluido de perforación sea bombeado hacia el interior del pozo a través de la broca y retroceda hacia el espacio anular . Viene en una variedad de tamaños, resistencias y espesores de pared, pero generalmente mide entre 27 y 32 pies de largo (Rango 2). Existen longitudes más largas, hasta 45 pies (Rango 3).
Los vástagos de perforación deben diseñarse para transferir el torque de perforación para longitudes combinadas que a menudo exceden varios kilómetros dentro de la corteza terrestre , y también deben ser capaces de resistir diferencias de presión entre el interior y el exterior (o viceversa), y tener suficiente fuerza para suspender el total. peso de componentes más profundos. En el caso de los pozos profundos, esto requiere tubos de acero templado que son caros y los propietarios dedican esfuerzos considerables a reutilizarlos después de terminar el pozo.
Un vástago de perforación usado se inspecciona en el sitio o fuera del lugar. En los sitios de inspección se utilizan pruebas ultrasónicas e instrumentos modificados similares al esferómetro para identificar defectos por fatiga del metal , con el fin de evitar la fractura del vástago de perforación durante futuras perforaciones. La tubería de perforación se considera con mayor frecuencia de clase premium, que tiene un 80% de pared restante del cuerpo (RBW). Después de que la inspección determine que el RBW está por debajo del 80%, la tubería se considera Clase 2 o tubería de "banda amarilla". Finalmente, la tubería de perforación se clasificará como chatarra y se marcará con una banda roja.
La tubería de perforación es una parte de la sarta de perforación general. La sarta de perforación consta de tubería de perforación y del conjunto de fondo del pozo (BHA), que es la porción tubular más cercana a la broca. El BHA estará hecho de tubería de perforación pesada (HWDP) de paredes más gruesas y portamechas, que tienen un diámetro exterior más grande y proporcionan peso a la broca y rigidez al conjunto de perforación. Otros componentes de BHA pueden incluir un motor de lodo, aparatos de medición durante la perforación (MWD), estabilizadores y varias herramientas especiales de fondo de pozo. El vástago de perforación incluye toda la sarta de perforación, más el Kelly que imparte rotación y torsión a la tubería de perforación en la parte superior.
Consulte Plataforma de perforación (petróleo) para obtener un diagrama de una plataforma de perforación.
La tubería de perforación moderna se fabrica soldando al menos tres piezas separadas: una junta de caja, una junta de pasador y el tubo. Los tubos verdes los recibe el fabricante de tubos de perforación de la acería. A continuación se recalcan los extremos de los tubos para aumentar el área de la sección transversal de los extremos. El extremo del tubo puede estar recalcado externamente (EU), recalcado internamente (IU) o recalcado interna y externamente (IEU). Las dimensiones máximas estándar del recalcado se especifican en API 5DP, pero las dimensiones exactas del recalcado son propiedad del fabricante. Después del recalcado, el tubo pasa por un proceso de tratamiento térmico. El acero para tuberías de perforación se suele templar y revenir para lograr altos límites elásticos (135 ksi es un límite elástico común para los tubos).
Las juntas de herramientas (conectores) también las recibe el fabricante como tubos verdes. Después de un tratamiento térmico de enfriamiento y revenido, las juntas de la herramienta se cortan en roscas de caja (hembra) y de pasador (macho). Las juntas de herramientas suelen tener un límite elástico mínimo especificado (SMYS) de 120 ksi, en lugar de los 135 ksi del tubo. Generalmente son más rígidos que el tubo, lo que aumenta la probabilidad de falla por fatiga en la unión. El SMYS más bajo en la conexión aumenta la resistencia a la fatiga. Los aceros de mayor resistencia suelen ser más duros y quebradizos, lo que los hace más susceptibles al agrietamiento y la posterior propagación de grietas por tensión.
Los tubos y las uniones de herramientas se sueldan mediante soldadura por inercia rotativa o por fricción de accionamiento directo . El tubo se mantiene estacionario mientras la junta de la herramienta gira a altas RPM. Luego, la junta de herramienta se presiona firmemente sobre el extremo recalcado del tubo mientras la junta de herramienta está girando. El calor y la fuerza durante esta interacción los sueldan. Una vez que se eliminan los "cuernos de ariete" o el exceso de material, la línea de soldadura sólo se puede ver bajo un microscopio. La soldadura por fricción por inercia es el método tradicional probado. La soldadura por fricción de accionamiento directo se controla y monitorea hasta 1000 veces por segundo, lo que da como resultado una soldadura de excelente calidad que no necesariamente necesita un régimen completo de enfriamiento y revenido.
Anderson, Robert O. (1984). Fundamentos de la Industria Petrolera . Norman, Oklahoma: Prensa de la Universidad de Oklahoma . ISBN 0-585-19475-0.Práctica recomendada para el diseño de vástagos de perforación y límites operativos . Norman, Oklahoma: Instituto Americano del Petróleo . 1998.