Diseño de conexión de collar de perforación

La conexión del collar de perforación es una parte vital de las operaciones de perforación de petróleo y gas. El collar de perforación está conectado a la broca en la parte inferior y a la tubería de perforación en la parte superior. El collar de perforación está ubicado en la parte inferior de la columna de perforación y es el componente principal del conjunto de la columna de perforación inferior. Su rendimiento y confiabilidad están directamente relacionados con el éxito o el fracaso de todo el proyecto de perforación. Este artículo analizará en detalle las características de la conexión del collar de perforación, cubriendo los estándares de conexión API, el tratamiento de recubrimiento de fosfato, la función de alivio de tensión, el tratamiento de laminado en frío, las ranuras de deslizamiento y elevador, las especificaciones de limpieza y recubrimiento, así como la presión de sujeción y la calibración, y explicará cómo estas características funcionan juntas para mejorar el rendimiento y la durabilidad de las conexiones del collar de perforación.

La conexión API es uno de los estándares más utilizados para la conexión del collar de perforación. Los estándares para tuberías de revestimiento y tubería, juntas de unión son API 5CT. Todas las conexiones API (incluidas las convencionales, NC, H90 y PAC) cumplen con los requisitos dimensionales especificados en "API Spec. 7-2" y siguen las pautas proporcionadas en "API RP7G". Estas normas garantizan la versatilidad e intercambiabilidad de las conexiones de los collarines de perforación, lo que permite una conexión perfecta entre diferentes equipos, mejorando la eficiencia operativa y la seguridad.

La precisión de las conexiones API es particularmente importante en las operaciones de perforación, y las conexiones de los collarines de perforación deben soportar enormes tensiones mecánicas y desafíos ambientales. A través de estrictas normas API, se garantiza la precisión dimensional y la consistencia de la conexión, lo que reduce el riesgo de una mala conexión y una falla temprana del collarín de perforación debido a desviaciones dimensionales.

Todas las conexiones de los collarines de perforación están tratadas con un revestimiento de fosfato, que mejora significativamente la capacidad antimordida de la conexión. El revestimiento de fosfato puede formar una película protectora uniforme en la superficie de la conexión, lo que reduce la fricción y el desgaste de la superficie metálica. Esto no solo extiende la vida útil de la conexión, sino que también mejora la seguridad y la confiabilidad de la operación.

La función de alivio de tensión en el diseño de la conexión del collar de perforación reduce significativamente la frecuencia de fallas por fatiga. El diseño de la ranura de alivio de tensión del pasador API y el orificio posterior del eje de la caja API pueden reducir la alta concentración de tensión que generalmente ocurre cerca del extremo de la rosca de engrane. Estas funciones de alivio de tensión se procesan de acuerdo con la "API Spec. 7-2" para garantizar su confiabilidad y efectividad.

La concentración de tensión es una de las principales causas de falla por fatiga del metal. En un entorno de alta tensión, las microfisuras son propensas a aparecer en las piezas de conexión y se expanden gradualmente, lo que finalmente conduce a la fractura del componente. A través del diseño de la ranura de alivio de tensión y el orificio posterior, la concentración de tensión local se puede dispersar y reducir de manera efectiva, y se puede extender la vida útil por fatiga de las piezas de conexión.

La raíz de la rosca del collar de perforación se lamina en frío. Este proceso puede formar un estado de tensión de compresión en la raíz de la rosca, minimizando así la aparición de grietas y extendiendo la vida útil por fatiga. El proceso de laminado en frío hace que la estructura metálica en la raíz de la rosca sea más densa a través de la extrusión mecánica, mejorando su resistencia a las grietas y la resistencia a la fatiga.

Otra ventaja importante del laminado en frío es que puede mejorar significativamente la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste de la rosca. En las operaciones de perforación, la parte roscada debe soportar cargas y descargas frecuentes y un par de torsión de alta intensidad. La rosca después del laminado en frío puede ser más resistente al desgaste y duradera, lo que reduce la frecuencia de reemplazo y el costo de mantenimiento causados por el desgaste.

Ranuras deslizantes y elevadoras

Para mejorar la eficiencia de manejo y la seguridad de las conexiones de collares de perforación, ofrecemos ranuras deslizantes y elevadoras opcionales. Estas ranuras hacen que las piezas de conexión sean más convenientes y seguras durante el manejo y la operación. En particular, el radio superior de la ranura elevadora está laminado en frío, lo que extiende aún más la vida útil por fatiga del producto. Las ranuras deslizantes y elevadoras se pueden usar juntas o por separado, con una gran flexibilidad para adaptarse a diferentes requisitos operativos. Estas ranuras se procesan de acuerdo con la especificación API 7-1, lo que garantiza su resistencia estructural y precisión dimensional, brindando una protección confiable para las operaciones de perforación.

Todas las conexiones de collares de perforación y los protectores de roscas requieren una limpieza exhaustiva antes de su uso. El aceite de rosca debe estar libre de contaminación para garantizar la limpieza y lubricidad de la conexión. Este proceso puede prevenir eficazmente que entren materias extrañas y contaminantes en la conexión, reduciendo el riesgo de desgaste y falla de las piezas conectadas. Además, todas las roscas de conexión, sellos y superficies de hombro deben cubrirse uniformemente con una fina capa de aceite para roscas. Esta capa de aceite para roscas no solo proporciona la lubricación necesaria, reduce la fricción y el desgaste, sino que también tiene un cierto efecto anticorrosión y protege las piezas de conexión de las influencias ambientales.

Durante la instalación de la conexión del collar de perforación, la presión de sujeción debe minimizarse para garantizar que los alicates estén alejados de la superficie del hombro de la caja. Una presión de sujeción excesiva puede causar deformación y daño a las piezas de conexión, lo que afecta la estabilidad y la vida útil de la conexión. Por lo tanto, la presión de sujeción debe controlarse estrictamente durante el proceso de instalación para garantizar la integridad de las piezas de conexión.

Al mismo tiempo, el equipo de torsión y manipulación debe ajustarse y calibrarse adecuadamente. La calibración correcta del equipo y el par pueden garantizar que las piezas de conexión se instalen en su lugar y evitar conexiones sueltas y problemas de fugas causados por una instalación incorrecta. A través de procedimientos operativos estandarizados y calibración de equipos, la confiabilidad y seguridad de la conexión se puede mejorar de manera efectiva.

El diseño y fabricación de conexiones de collares de perforación involucra muchos aspectos de tecnología y procesos, que trabajan juntos para garantizar el alto rendimiento y durabilidad de las conexiones de collares de perforación. Las normas de conexión API, el tratamiento de recubrimiento de fosfato, la función de alivio de tensión, el tratamiento de laminado en frío, las ranuras de deslizamiento y elevador, las especificaciones de limpieza y recubrimiento, y medidas como la presión de sujeción y la calibración han mejorado de manera integral el rendimiento y la confiabilidad de las conexiones de collares de perforación. A través de la aplicación de estas tecnologías y procesos, las conexiones de collares de perforación han demostrado una excelente resistencia al desgaste y a la fatiga en operaciones reales, lo que extiende significativamente la vida útil, reduce los costos de mantenimiento y mejora la eficiencia operativa. Esto no solo proporciona un soporte técnico confiable para la exploración de petróleo y gas, sino que también sienta una base sólida para el desarrollo y el progreso de toda la industria.