Especificaciones de tuberías de perforación API 5D

Las tuberías de perforación API 5D desempeñan un papel fundamental en las operaciones de perforación de petróleo y gas. Diseñadas para cumplir con los estrictos estándares de la industria, estas tuberías garantizan confiabilidad y durabilidad en entornos desafiantes. En este artículo, exploraremos las especificaciones, clasificaciones y características clave de las tuberías de perforación API 5D, destacando su importancia en las operaciones de perforación modernas.

Definición de tuberías de perforación API 5D

Las tuberías de perforación API 5D son tubos de acero sin costura diseñados específicamente para operaciones de perforación. Se fabrican siguiendo las pautas establecidas por el Instituto Americano del Petróleo (API). Estas tuberías se utilizan para transmitir fluido de perforación a la broca y llevar los recortes de regreso a la superficie. Además, pueden soportar presiones extremas, variaciones de temperatura y tensiones mecánicas, lo que las hace indispensables en entornos exigentes.

Clasificación de las tuberías de perforación API 5D

API 5D clasifica las tuberías de perforación en dos grupos principales según su resistencia y aplicación:
Grupo 1: este grupo incluye tuberías de perforación de grado E, que son adecuadas para operaciones de perforación de profundidad moderada. Ofrecen una excelente tenacidad y se utilizan ampliamente en la perforación convencional.
Grupo 3: Este grupo abarca los grados de alta resistencia, como X95, G105 y S135. Estas tuberías están diseñadas para pozos profundos y entornos hostiles, donde la alta resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión son esenciales.

Especificaciones clave de las tuberías de perforación API 5D

Material y grados: Las tuberías de perforación API 5D están hechas de acero de alto grado con opciones como E-75, X-95, G-105 y S-135. Cada grado garantiza resistencias específicas a la tracción y al límite elástico, lo que proporciona flexibilidad para diversas condiciones de perforación.
Dimensiones: Las tuberías de perforación suelen tener una longitud de 31 pies, pero el rango varía entre 18 y 45 pies. Los diámetros exteriores varían de 2 3/8 pulgadas a 6 5/8 pulgadas.

Peso y espesor de pared: Los pesos nominales y los espesores de pared de las tuberías API 5D se especifican en tablas estándar. Estas dimensiones garantizan la compatibilidad y el rendimiento en las operaciones de perforación.

Mechanical properties of API drill pipe grades
Grade	Yield strength		Tensile strength	API
	psi N/mm2 min.	psi N/mm2 max.	psi N/mm2 min.
E-75	75 000 515	105 000 725	100 000 690	Spec. 5 DP
X-95	95 000 655	125 000 860	105 000 725	Spec. 5 DP
G-105	105 000 725	135 000 930	115 000 795	Spec. 5 DP
S-135	135 000 930	165 000 1 140	145 000 1 000	Spec. 5 DP
Mechanical properties of API tool joint grades
Yield strength	Yield strength	Tensile strength	Elongation	Box
psi N/mm2 min.	psi N/mm2 max	psi N/mm2 min	in 2 inches % min	Hardness Brinell min
120 000 827	165 000 1138	140 000 965	13	285
Chemical composition requirements
Pipe body	Phosphorus max. %		Sulfur max. %
Pipe body grade E	0.030		0.020
Pipe body grades X, G and S	0.020		0.015
Tool joint	0.020		0.015

API 5D Drill Pipe Specifications

Size (in)	Nominal Weight (1b/ft)	OD of Pipe Body		Wall Thickness of Pipe Body		Grade	Upset Type	Conn. Type
		(in)	(mm)	(in)	(mm)
2 3/8	6.65	2 3/8	60.32	0.28	7.11	EXGS	EU	NC26 (2 3/8 IF)
2 7/8	10.4	2 7/8	73.02	0.36	9.19			NC31 (2 7/8 IF)
3 1/2	13.3	3 1/2	88.9	0.37	9.35			NC38 (3 1/2 IF)
3 1/2	15.5	3 1/2	88.9	0.45	11.4			NC38 (3 1/2 IF)
4	14	4	101.6	0.33	8.38			NC46 (4 IF)
4 1/2	16.6	4 1/2	114.3	0.34	8.56		IEU	NC40 (4 IF)
4 1/2	20	4 1/2	114.3	0.43	10.92			NC46 (4 IF)
5	19.5	5	127	0.36	9.19			NC50 (4 1/2 IF)
5	19.5	5	127	0.36	9.19			5 1/2 FH
5	25.6	5	127	0.5	12.7			NC50 (4 1/2 IF)
5	25.6	5	127	0.5	12.7			5 1/2 FH
5 1/2	21.9	5 1/2	139.7	0.36	9.17			5 1/2 FH
5 1/2	24.7	5 1/2	139.7	0.42	10.54			5 1/2 FH
6 5/8	25.2	6 5/8	168.28	0.33	8.38			6 5/8 FH
6 5/8	27.7	6 5/8	168.28	0.36	9.19			6 5/8 FH

Fabricación y tratamiento térmico de tubos de perforación API 5D

Los tubos de perforación API 5D se fabrican mediante un proceso sin costuras para garantizar una resistencia uniforme. Se realiza un tratamiento térmico, como normalización, temple y revenido, para mejorar las propiedades mecánicas. Los tubos se someten a pruebas rigurosas para garantizar el cumplimiento de las especificaciones requeridas. Los extremos recalcados se tratan térmicamente después del proceso de espesamiento para mantener la uniformidad.

Rendimiento y durabilidad
Estos tubos de perforación exhiben una resistencia excepcional a la flexión, la vibración y la deformación. Pueden soportar un alto par de torsión y una tensión extrema, lo que los hace ideales para tareas de perforación complejas. Además, sus propiedades resistentes a la corrosión garantizan una durabilidad a largo plazo en entornos químicos agresivos.

Aplicaciones de los tubos de perforación API 5D

Los tubos de perforación API 5D se utilizan ampliamente en operaciones de perforación en tierra y en alta mar. Su diseño de alta resistencia y precisión les permite operar de manera efectiva en pozos profundos, zonas de alta presión y entornos de alta temperatura. Además, su construcción sin costuras garantiza un rendimiento constante en condiciones exigentes. Estas son algunas de las aplicaciones clave de los tubos de perforación API 5D:
Exploración de petróleo y gas: se utilizan para perforar pozos y transmitir torque a la broca.
Perforación en alta mar: adecuadas para operaciones de perforación en aguas profundas y en alta mar.
Perforación direccional y horizontal: permite un control preciso en la perforación de pozos en ángulo u horizontales.
Entornos de alta temperatura y alta presión: diseñados para soportar condiciones extremas en pozos profundos.
Operaciones de control de pozos: ayudan a prevenir las patadas del pozo y a mantener el control de la presión.
Circulación de lodo: ayuda a hacer circular el fluido de perforación para enfriar y levantar los recortes.

Perforación de pozos profundos: se utilizan para perforar pozos largos y profundos en varias formaciones.

Conclusión

Las tuberías de perforación API 5D son una piedra angular de las operaciones de perforación modernas. Sus sólidas especificaciones, sus diversas clasificaciones y sus avanzados procesos de fabricación las hacen indispensables para la exploración de petróleo y gas. Al cumplir con los estándares API, estas tuberías brindan seguridad, confiabilidad y eficiencia, lo que garantiza un rendimiento óptimo en cada proyecto de perforación.