Los tubos de perforación se fabrican y utilizan en la industria del petróleo y el gas siguiendo estándares específicos para garantizar su calidad, compatibilidad y seguridad. Este artículo profundiza en su proceso de fabricación, especificaciones clave y estándares de la industria para ayudarlo a comprender mejor estas herramientas cruciales.
Proceso de fabricación de tubos de perforación API con recalcado
Los tubos de perforación con extremos recalcados se crean a través de un proceso de forjado donde los extremos del tubo se hacen con paredes más gruesas. La fabricación comienza calentando los extremos del tubo de acero. Una vez calentado, se aplica presión utilizando una prensa de forjado hidráulica de matriz cerrada, que forma los recalcados en los extremos del tubo.
Recalcado externo: el primer paso en el proceso de recalcado implica formar un recalcado externo con un cono exterior en un extremo del tubo.
Recalcado interno: el forjado de recalcado interno continúa presionando la parte de recalcado externo para crear un cono interno. Este proceso se puede realizar utilizando una matriz de recalcado interno.
El proceso de recalcado agrega resistencia a las conexiones roscadas de la tubería, lo que la hace más adecuada para aplicaciones de alta presión y alta resistencia. Sin embargo, no todos los tubos de perforación están recalcados, ya que el proceso implica mayores costos y complejidad técnica.
Juntas de herramientas y su función
Las juntas de herramientas de tuberías de perforación son extremos ensanchados y roscados soldados a la tubería. Están diseñadas para soportar las duras condiciones de perforación, proporcionando conexiones con roscas de alta resistencia y alta presión. Las juntas de herramientas se fabrican por separado del cuerpo de la tubería y luego se sueldan a los extremos de la tubería, lo que garantiza conexiones seguras y confiables que pueden soportar las tensiones mecánicas de las operaciones de perforación.
Cada extremo de la tubería de perforación incorpora una junta de herramientas, que consta de:
Pasador (macho): la conexión macho roscada.
Caja (hembra): la conexión hembra roscada.
Estas juntas de herramientas están tratadas térmicamente para lograr una mayor resistencia que el acero del cuerpo del tubo, lo que las hace capaces de sobrevivir a los rigores del ajuste y aflojamiento repetidos durante las operaciones de perforación.
Estándares de la industria para tuberías de perforación
Las tuberías de perforación se fabrican siguiendo estándares específicos para garantizar la calidad, la seguridad y la compatibilidad. Algunos de los estándares clave incluyen:
API Spec 5DP: esta especificación, establecida por el Instituto Americano del Petróleo (API), rige la fabricación de tuberías de perforación de acero. Cubre dimensiones, propiedades mecánicas, requisitos de inspección y el uso de varios grados de tubos de perforación adecuados para diferentes aplicaciones de perforación. API Spec 5DP incluye tres niveles de especificación de producto (PSL-1, PSL-2, PSL-3), con requisitos más estrictos para niveles superiores.
ISO 11961: Esta norma internacional especifica los requisitos para el diseño de la columna de perforación y los límites operativos. Guía la selección de componentes de la columna de perforación, incluidos los tubos de perforación, y describe las propiedades mecánicas, las dimensiones y las tolerancias.
ISO 10424: Esta norma aborda los equipos de perforación rotatoria y cubre las especificaciones para los elementos de la columna de perforación, incluidos los tubos de perforación, en términos de dimensiones, materiales y requisitos técnicos.
DS-1® (Norma de inspección de la columna de perforación): Si bien no es una norma de fabricación, la DS-1 proporciona pautas para la inspección de los componentes de la columna de perforación. Define los métodos de inspección para garantizar la integridad y confiabilidad de los tubos de perforación y otros componentes.
Tubería de perforación de grado API
La especificación API SPEC 5DP especifica las condiciones técnicas de entrega para tuberías de perforación de acero con extremos de cuerpo de tubería recalcados y uniones soldadas para uso en operaciones de perforación y producción en las industrias del petróleo y el gas natural para tres niveles de especificación de producto (PSL-1, PSL-2 y PSL-3). El nivel PS-1 especifica los requisitos de espesor de pared, resistencia al impacto y límite elástico específicos para el grado del material. Los niveles de especificación PL-2/PL-3 tienen requisitos obligatorios adicionales. Los grados de tubería de perforación se especifican para satisfacer diversas demandas operativas. Algunos grados API comunes incluyen:
E-75
X-95
G-105
S-135
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API Drill Pipe Grade
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Minimum Yield Strength (psi)
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Minimum Tensile Strength (psi)
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E-75
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75,000
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100,000
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X-95
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95,000
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105,000
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G-105
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105,000
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115,000
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S-135
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135,000
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145,000
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Tubos de perforación de grado E
Los tubos de perforación de grado E, a menudo denominados acero "dulce", tienen el límite elástico más bajo entre los grados de tubos de perforación, con un límite elástico de menos de 80 000 psi. A pesar de su menor resistencia, ofrece un mayor nivel de tolerancia al estiramiento o "deformación" antes de la fractura en comparación con los grados de mayor resistencia. Además, el grado E es más resistente a la corrosión y al agrietamiento. Se utiliza normalmente en pozos de profundidad media, que van desde los 10 000 a los 15 000 pies.
Grados de alta resistencia (X-95, G-105, S-135)
Los grados X-95, G-105 y S-135 se clasifican como grados de alta resistencia, que ofrecen un límite elástico significativamente mayor. Estos grados son esenciales para el mantenimiento de pozos más profundos donde se requiere una mayor resistencia para soportar mayores tensiones y presiones.
La especificación
API 5DP detalla estos grados, junto con sus requisitos específicos de espesor de pared, límite elástico y resistencia al impacto. Los grados superiores están diseñados para condiciones de perforación más exigentes, como pozos profundos o entornos de alta presión.
Tipos de recalcado en tuberías de perforación
El recalcado se refiere a la pared de la junta de la herramienta en la conexión roscada. Las tuberías de perforación pueden presentar tres tipos de acabados de recalcado:
Recalcado interno (IU): la pared interior de la junta es más gruesa que la pared de la tubería.
Recalcado externo (EU): la pared exterior de la junta es más gruesa.
Recalcado interno-externo (IEU): tanto las paredes internas como externas de la junta son más gruesas.
Cada tipo de recalcado ofrece beneficios específicos según las condiciones de perforación y los requisitos operativos.
Conclusión
Las tuberías de perforación con extremos recalcados son componentes cruciales en la industria del petróleo y el gas, ya que brindan la resistencia y la durabilidad necesarias para funcionar en entornos de perforación hostiles. Al comprender el proceso de fabricación, las características clave, como las uniones de herramientas y los tipos de recalcado, y las normas relevantes de la industria, los operadores pueden tomar decisiones informadas para garantizar la confiabilidad y la eficiencia de sus operaciones de perforación.
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