La tubería de perforación es una tubería hueca, de paredes delgadas, de acero o aleación de aluminio que se utiliza en las plataformas de perforación . Es hueca para permitir que el fluido de perforación se bombee por el pozo a través de la broca y vuelva a subir por el espacio anular . Viene en una variedad de tamaños, resistencias y espesores de pared, pero normalmente tiene entre 27 y 32 pies de largo (rango 2). Existen longitudes más largas, de hasta 45 pies (rango 3).
Los tubos de perforación deben estar diseñados para transferir el par de perforación a lo largo de longitudes combinadas que a menudo superan varios kilómetros dentro de la corteza terrestre , y también deben poder resistir diferenciales de presión entre el interior y el exterior (o viceversa), y tener la fuerza suficiente para suspender el peso total de los componentes más profundos. Para pozos profundos, esto requiere tubos de acero templado que son costosos y los propietarios dedican esfuerzos considerables para reutilizarlos después de terminar un pozo.
Un tubo de perforación usado se inspecciona en el lugar o fuera de él. En los lugares de inspección se utilizan pruebas ultrasónicas e instrumentos modificados similares al esferómetro para identificar defectos por fatiga del metal , a fin de evitar la fractura del tubo de perforación durante futuras perforaciones. La tubería de perforación se considera con mayor frecuencia de clase premium, que tiene un 80 % de pared del cuerpo restante (RBW). Después de que la inspección determina que el RBW está por debajo del 80 %, la tubería se considera de 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 tanto de la tubería de perforación como del conjunto de fondo del pozo (BHA), que es la parte tubular más cercana a la broca. El BHA estará hecho de tubería de perforación pesada de paredes más gruesas (HWDP) y collares de perforación, que tienen un diámetro exterior más grande y brindan peso a la broca y rigidez al conjunto de perforación. Otros componentes del BHA pueden incluir un motor de lodo, un aparato de medición durante la perforación (MWD), estabilizadores y varias herramientas especiales para el fondo del pozo. El vástago de perforación incluye toda la sarta de perforación, más el vástago que imparte rotación y torque a la tubería de perforación en la parte superior.
Consulte Plataforma de perforación (petróleo) para ver un diagrama de una plataforma de perforación.
Los tubos de perforación modernos se fabrican soldando al menos tres piezas independientes: la unión de caja, la unión de pasador y el tubo. El fabricante de tubos de perforación recibe los tubos verdes de la acería. Luego, 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 de los tubos de perforación se templa y se templa comúnmente para lograr altas resistencias a la fluencia (135 ksi es una resistencia a la fluencia de los tubos común).
Las uniones de herramientas (conectores) también son recibidas por el fabricante como tubos verdes. Después de un tratamiento térmico de temple y revenido, las uniones de herramientas se cortan en roscas de caja (hembra) y de pasador (macho). Las uniones de herramientas suelen tener una resistencia mínima de fluencia especificada (SMYS) de 120 ksi, en lugar de las 135 ksi del tubo. Por lo general, son más rígidas que el tubo, lo que aumenta la probabilidad de falla por fatiga en la unión. Cuanto menor sea la SMYS en la conexión, mayor será la resistencia a la fatiga. Los aceros de mayor resistencia suelen ser más duros y frágiles, 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 fricción con inercia rotatoria o con accionamiento directo . El tubo se mantiene estacionario mientras la unión de herramientas gira a altas revoluciones por minuto. Luego, la unión de herramientas se presiona firmemente sobre el extremo recalcado del tubo mientras la unión de herramientas gira. El calor y la fuerza durante esta interacción sueldan los dos. Una vez que se eliminan los "cuernos de ariete" o el exceso de material, la línea de soldadura solo se puede ver con un microscopio. La soldadura por fricción con inercia es el método tradicional comprobado. La soldadura por fricción con 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 de temple y revenido con tratamiento térmico completo.
Anderson, Robert O. (1984). Fundamentos de la industria petrolera . Norman, Oklahoma: University of Oklahoma Press . ISBN 0-585-19475-0.Práctica recomendada para el diseño de columnas de perforación y límites operativos . Norman, Oklahoma: Instituto Americano del Petróleo . 1998.