Los portamechas son herramientas de fondo importantes en las operaciones de perforación de petróleo y gas, y sus estándares y especificaciones son cruciales para garantizar su rendimiento y seguridad. El collar de perforación tiene una estructura de paredes gruesas, gran peso y rigidez, y se utiliza principalmente para proporcionar presión de perforación a la broca y mantener la trayectoria del pozo. Por lo tanto, al fabricar y utilizar portamechas, se deben seguir estrictamente los estándares y especificaciones de la industria para garantizar su confiabilidad en el complejo entorno subterráneo.
1. Estándares y especificaciones API
API (American Petroleum Institute, Instituto Americano del Petróleo)es la organización de establecimiento de estándares más importante en la industria petrolera. Sus estándares cubren el diseño, la fabricación, la selección de materiales y las propiedades mecánicas de los portamechas. Los principales estándares API para portamechas incluyen:
Especificación API 7-1:
API Spec 7-1 especifica el material, el tamaño y el proceso de fabricación de portamechas, lo que requiere el uso de acero de aleación de alta resistencia como AISI 4145H. El material tiene excelentes propiedades mecánicas y es adecuado para soportar las altas presiones que se encuentran en el fondo del pozo y las cargas combinadas durante la perforación. API Spec 7-1 también presenta requisitos claros para el tratamiento térmico de portamechas para garantizar que tengan suficiente resistencia y tenacidad.
Especificación API 5DP:
Esta norma especifica principalmente el método de conexión de portamechas a tubos de perforación y brocas, incluidos los tipos de roscas de uso común (como NC, REG, FH, IF, etc.) y sus especificaciones específicas (como NC26, NC38, etc.). . Las conexiones roscadas son una parte crítica de las operaciones de perforación y deben ser seguras y confiables bajo condiciones de carga extremas.
APIRP 7G:
API RP 7G recomienda el uso y mantenimiento de portamechas, estandarizando la operación, el mantenimiento y los métodos de uso en sitio de los portamechas para garantizar su seguridad en el uso a largo plazo.
2. Normas ISO
Las normas **ISO (Organización Internacional de Normalización, Organización Internacional de Normalización)** también se utilizan ampliamente en la fabricación y prueba de portamechas, como ISO 11961 e ISO 17160. Son similares a los estándares API y establecen requisitos detallados para las propiedades mecánicas y especificaciones de conexión de las herramientas de perforación para garantizar la coherencia y la intercambiabilidad de las herramientas de perforación producidas a nivel mundial.
ISO 11961: Cubre los requisitos de rendimiento mecánico de las tuberías de perforación y portamechas para garantizar que las herramientas de perforación puedan soportar tensiones complejas en entornos extremos en el fondo del pozo.
ISO 17160: se centra en la conexión roscada de portamechas para garantizar que las herramientas de perforación de diferentes fabricantes puedan intercambiarse de forma segura.
3. NACE y otras normas
NACE MR0175/ISO 15156:
Esta norma especifica los requisitos para que los portamechas resistan la corrosión por sulfuro de hidrógeno en ambientes ácidos. Especialmente para operaciones de fondo de pozo que contienen gas de sulfuro de hidrógeno, se deben utilizar materiales de portamechas y técnicas de procesamiento que cumplan con las normas NACE.
Normas ASTM y ASME:
Las normas ASTM y ASME estandarizan aún más las pruebas de rendimiento de los materiales de portamechas y los requisitos técnicos en el proceso de fabricación. La norma ASTM A370 se utiliza para probar las propiedades de tracción y dureza de los materiales de portamechas, mientras que la norma ASME se utiliza ampliamente en algunos equipos a presión y procesos de soldadura.
4. Principales requisitos de especificación para portamechas
Selección de materiales:
Los portamechas generalmente están hechos de acero de aleación de alta resistencia (como AISI 4145H). Este material tiene alta dureza y buena tenacidad, y puede soportar ambientes subterráneos corrosivos, de alta presión y alta temperatura. Para garantizar el rendimiento del material, el control de los oligoelementos durante el proceso de fabricación es fundamental.
Proceso de tratamiento térmico:
Los portamechas a menudo se templan y revenen para mejorar sus propiedades mecánicas. Las normas API e ISO tienen regulaciones detalladas sobre el rango de dureza de los portamechas para garantizar que puedan soportar cargas externas elevadas sin ser demasiado frágiles.
Hilos y conexiones:
La conexión roscada del portamechas debe cumplir con las especificaciones de las normas API e ISO. La precisión del procesamiento de la rosca afecta directamente la resistencia de la conexión entre el portamechas y la tubería de perforación. Los tipos de roscas más utilizados incluyen NC26, NC38, etc. API 5DP especifica las dimensiones específicas y la capacidad de carga de estas roscas.
Ensayos no destructivos:
Los portamechas deben someterse a estrictas pruebas no destructivas (como inspección ultrasónica, de partículas magnéticas, etc.) antes de salir de fábrica para garantizar que no haya defectos internos en los portamechas y que puedan funcionar de manera estable durante mucho tiempo en condiciones subterráneas difíciles. ambientes.
Dimensiones y longitud:
El diámetro exterior de los portamechas suele estar entre 3 1/8 pulgadas y 11 pulgadas, y las longitudes comunes son 30 pies, 31 pies o 43 pies. También se pueden personalizar portamechas de diferentes longitudes según API R1, R2 y. Estándares R3 para adaptarse a diferentes necesidades de operación subterránea profunda.
Drill collar Specifications：
|
Drill Collor Number*
|
Outside Diameter,
in.
|
Inside Diameter,
in.
|
Length,
ft
|
Approximate Weight,
lb/ft
|
Typical Bending
Strength Ratio
|
|
NC 23-31
|
3-1/8
|
1-1/4
|
30
|
22
|
2.57:1
|
|
NC 26-35 (2-3/8 IF)
|
3-1/2
|
1-1/2
|
30
|
27
|
2.42:1
|
|
NC 31-41 (2-7/8 IF)
|
4-1/8
|
2
|
30 or 31
|
34
|
2.43:1
|
|
NC 35-47
|
4-3 /4
|
2
|
30 or 31
|
47
|
2.58:1
|
|
NC 38-50 (3-1/2 IF)
|
5
|
2-1/4
|
30 or 31
|
54
|
2.38:1
|
|
NC 44-60
|
6
|
2-1/4
|
30 or 31
|
83
|
2.49:1
|
|
NC 44-60
|
6
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
76
|
2.84:1
|
|
NC 44-62
|
6-1/4
|
2-1/4
|
30 or 31
|
91
|
2.91:1
|
|
NC 46-62 (4 IF)
|
6-1/4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
84
|
2.63:1
|
|
NC 46-65 (4 IF)
|
6-1/2
|
2-1/4
|
30 or 31
|
100
|
2.76:1
|
|
NC 46-65 (4 IF)
|
6-1/2
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
93
|
3.05:1
|
|
NC 46-67 (4 IF)
|
6-3 /4
|
2-1/4
|
30 or 31
|
109
|
3.18:1
|
|
NC 50-70 (4-1/2 IF)
|
7
|
2-1/4
|
30 or 31
|
118
|
2.54:1
|
|
NC 50-70 (4-1/2 IF)
|
7
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
111
|
2.73:1
|
|
NC 50-72 (4-1/2 IF)
|
7-1/4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
120
|
3.12:1
|
|
NC 56-77
|
7-3 /4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
140
|
2.70:1
|
|
NC 56-80
|
8
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
151
|
3.02:1
|
|
6-5/8 API Reg
|
8-1/4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
162
|
2.93:1
|
|
NC 61-90
|
9
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
196
|
3.17:1
|
|
7-5/8 API Reg
|
9-1/2
|
3
|
30 or 31
|
217
|
2.81:1
|
|
NC 70-97
|
9-3 /4
|
3
|
30 or 31
|
230
|
2.57:1
|
|
NC 70-100
|
10
|
3
|
30 or 31
|
243
|
2.81:1
|
|
8-5/8 API Reg
|
11
|
3
|
30 or 31
|
300
|
2.84:1
|
|
O.D.
|
cutting depth
|
Lead ±25.4
|
|
mm
|
in
|
A(mm)
|
B(mm)
|
mm
|
|
86
|
3.375
|
3.5±0.79
|
/
|
679
|
|
98.4
|
3.875
|
4.0±0.79
|
/
|
914
|
|
101.6～111.1
|
4～4 1/8
|
4.8±0.79
|
/
|
914
|
|
114.3～130.2
|
4 1/2～5 1/8
|
5.6±0.79
|
/
|
965
|
|
133.4～146.1
|
5 1/4～5 3/4
|
6.4±0.79
|
/
|
1067
|
|
149.2～161.9
|
5 7/8～6 3/8
|
7.1±1.59
|
/
|
1067
|
|
165.1～177.8
|
6 1/2～7
|
7.9±1.59
|
/
|
1168
|
|
181.0～200.0
|
7 1/8～7 7/8
|
8.7±1.59
|
5.6±0.79
|
1626
|
|
203.2～225.4
|
8～8 7/8
|
9.5±1.59
|
6.4±0.79
|
1727
|
|
228.6～250.8
|
9～9 7/8
|
10.3±2.37
|
7.1±1.59
|
1829
|
|
254.0～276.2
|
10～10 7/8
|
11.1±2.37
|
7.9±1.59
|
1930
|
|
279.4
|
11
|
11.9±2.37
|
8.7±1.59
|
2032
|
5. Conclusión
Los estándares y especificaciones de los portamechas son la base para garantizar su funcionamiento seguro y confiable en operaciones de perforación de petróleo y gas. Los estándares internacionales como API, ISO y NACE tienen regulaciones detalladas sobre materiales de portamechas, procesos de fabricación, conexiones roscadas y pruebas de rendimiento para garantizar que los portamechas puedan adaptarse a entornos subterráneos complejos. Para las compañías petroleras y los fabricantes de herramientas de perforación, el cumplimiento estricto de estas normas y especificaciones es fundamental para garantizar la eficiencia y seguridad de las operaciones de perforación.
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