Procesos de fabricación de collarines de perforación

Los collares de perforación son componentes cruciales en las operaciones de perforación de petróleo y gas, ya que proporcionan el peso y la estabilidad necesarios a la sarta de perforación. Existen varios tipos de collares de perforación, incluidos los espirales, los no magnéticos y los estándar, cada uno con sus propios procesos de fabricación y propiedades adaptadas a las necesidades de perforación específicas.

1. Proceso de fabricación de los collares de perforación en espiral

Los collares de perforación en espiral están diseñados con ranuras helicoidales a lo largo de su longitud, lo que proporciona ventajas específicas para ciertas aplicaciones de perforación. El proceso de fabricación de los collares de perforación en espiral consta de los siguientes pasos:
Forjado: primero se calientan las palanquillas de acero de aleación de alta resistencia y se forjan en formas de collar rugosas. Este proceso alinea la estructura del grano del acero, mejorando significativamente sus propiedades mecánicas.
Tratamiento térmico: después del forjado, los collares se someten a un temple y revenido para aumentar la resistencia y la tenacidad. Este tratamiento térmico ayuda a garantizar que el material pueda soportar las duras condiciones encontradas durante la perforación.
Mecanizado: luego se realiza un mecanizado de precisión para lograr las dimensiones finales. Esto incluye tornear el diámetro exterior y perforar el diámetro interior, así como preparar los extremos para el corte de roscas. Ranurado en espiral: se utilizan máquinas CNC especializadas para cortar las ranuras helicoidales a lo largo del collar. Las ranuras se adaptan a las necesidades de perforación específicas, lo que ofrece una funcionalidad adicional y un rendimiento mejorado en entornos difíciles.
Tratamientos de superficie: para mejorar la durabilidad y la resistencia al desgaste y la corrosión, se pueden aplicar procesos de revestimiento o recargue duro, como el enchapado de carburo, a la superficie del collar.

2. Proceso de fabricación de collarines de perforación no magnéticos (NMDC)

Los collarines de perforación no magnéticos están hechos de aleaciones de acero inoxidable austenítico, que son esenciales para minimizar la interferencia magnética durante las operaciones de perforación. El proceso de fabricación de los collarines de perforación no magnéticos incluye los siguientes pasos clave:
Selección de materiales: las aleaciones no magnéticas, como el acero inoxidable 304L o 316L, se seleccionan por su baja permeabilidad magnética, lo que las hace ideales para su uso en entornos donde la interferencia magnética podría interrumpir las operaciones.
Forjado: estas aleaciones se forjan cuidadosamente para mantener su microestructura austenítica. Esto garantiza que el material conserve sus propiedades no magnéticas durante todo el proceso de fabricación.
Recocido en solución: después del forjado, los collares se calientan a altas temperaturas, normalmente entre 1050 y 1150 °C, para disolver las fases magnéticas y estabilizar la estructura austenítica.
Mecanizado: a continuación, los collares se mecanizan con precisión utilizando herramientas no magnéticas. Este paso es fundamental para evitar la introducción de contaminación magnética, y se utilizan herramientas no magnéticas para mantener las propiedades deseadas del material.
Control de calidad: se implementan rigurosos procedimientos de control de calidad para garantizar que los collares cumplan con las especificaciones no magnéticas requeridas. Se realizan pruebas de permeabilidad magnética para confirmar la eficacia de los collares para minimizar la interferencia.

3. Proceso de fabricación de collares de perforación estándar

Los collares de perforación estándar son el tipo más utilizado y están hechos de acero de aleación de alta resistencia para proporcionar el peso y la estabilidad necesarios para la perforación. Su proceso de fabricación sigue estos pasos:
Forjado: las palanquillas de acero de aleación se forjan a alta presión para crear una estructura uniforme y resistente. Este proceso mejora la homogeneidad y las propiedades mecánicas del material.
Tratamiento térmico: después de la forja, los collares se templan y se revenen para lograr una resistencia y tenacidad óptimas. Este tratamiento térmico garantiza que los collares puedan soportar las condiciones extremas a las que se enfrentarán durante la perforación.
Mecanizado: los collares se someten a un mecanizado preciso para cumplir con dimensiones específicas. Esto incluye torneado, perforación y corte de roscas en ambos extremos para la conexión a otros componentes de la sarta de perforación.
Tratamientos de superficie: para mejorar la resistencia al desgaste y la corrosión, los collares de perforación estándar pueden someterse a tratamientos de superficie, incluido el recargue o la aplicación de revestimientos protectores como el cromado o los revestimientos de carburo.

Inspección y control de calidad: cada collar se somete a una inspección exhaustiva para garantizar que cumple con los estándares requeridos. Esto incluye controles dimensionales, pruebas mecánicas y métodos de prueba no destructiva (NDT) como pruebas ultrasónicas o de partículas magnéticas.

4. Proceso de fabricación de collarines de perforación para pozos profundos

Los collarines de perforación son piezas clave que conectan la broca y la tubería de perforación, y transmiten directamente el par de perforación. Con la mejora de la tecnología de perforación petrolera, la profundidad de la perforación petrolera es cada vez más profunda, por lo que los requisitos técnicos para los collarines de perforación son cada vez más altos. Con base en la determinación del material, la tecnología existente utiliza principalmente el diámetro de engrosamiento y el tratamiento térmico para lograr requisitos de alta resistencia. El proceso general para la fabricación de collarines de perforación convencionales en la industria es: preparación del material → enderezamiento → tratamiento térmico → inspección de propiedades mecánicas → perforación → círculo exterior de torneado → fabricación de roscas → inspección y almacenamiento. Aunque este proceso es relativamente maduro y puede realizar la fabricación de collarines de perforación convencionales, no es adecuado para la fabricación de collarines de perforación para pozos profundos. La razón es que los collarines de perforación para pozos profundos están hechos de acero de aleación de alta resistencia y el valor de dureza del material es muy alto después del tratamiento térmico, lo que inevitablemente aumentará la dificultad del procesamiento mecánico posterior. Además, el diámetro de los collares de perforación para pozos profundos es mucho más grueso que el de los collares de perforación convencionales. El diámetro del material de la varilla para fabricar tubos de perforación para pozos profundos es superior a Φ200 mm. No es fácil endurecer el material de la varilla sólida de gran diámetro durante el tratamiento térmico, lo que da como resultado una resistencia mecánica desigual del cuerpo de la varilla y productos no calificados.

La mejora del proceso de fabricación de collares de perforación para pozos profundos es que se implementa de acuerdo con los siguientes pasos:
(1) preparación del material;
(2) enderezamiento;
(3) perforación;
(4) tratamiento térmico;
(5) inspección de las propiedades mecánicas;
(6) torneado del círculo exterior;
(7) roscado;
(8) inspección y almacenamiento.
El proceso de tratamiento térmico en el proceso anterior es un proceso clave, y su temperatura de temple A1 se controla a 620 ℃ ± 5 ℃, A2 se controla a 800 ℃ ± 5 ℃, A3 se controla a 950 ℃ ～ 990 ℃, la velocidad de temple es de 8 ～ 9 HZ, la temperatura A después del temple se controla a 100 ℃ ～ 120 ℃, la temperatura de revenido T1 se controla a 630 ℃ ～ 650 ℃, T2 se controla a 665 ℃ ～ 675 ℃ y T3 se controla a 675 ℃ ～ 685 ℃.

Conclusión

Entender los procesos de fabricación de los collarines de perforación espirales, no magnéticos y estándar es esencial para seleccionar el tipo correcto para operaciones de perforación específicas. Ya sea que el requisito sea un ranurado especializado, una interferencia magnética mínima o una mayor resistencia, cada tipo de collar tiene procesos de fabricación distintos que garantizan un rendimiento, una durabilidad y una confiabilidad óptimos en aplicaciones de perforación de petróleo y gas. Al seleccionar el tipo de collar de perforación adecuado, las empresas pueden mejorar significativamente la eficiencia y el éxito de sus operaciones de perforación.