La tubería de perforación es una tubería hueca de acero o aleación de aluminio de paredes delgadas que se utiliza en equipos de perforación. Es hueca para que el fluido de perforación pueda bombearse al pozo a través de la broca y regresar al espacio anular. La tubería de perforación juega un papel clave en la exploración de petróleo y gas, y su tamaño y especificaciones tienen un impacto significativo en el proceso de perforación. El tamaño de la tubería de perforación incluye el diámetro exterior y el diámetro interior, y estas dimensiones generalmente se expresan en pulgadas. Al elegir el tamaño de la tubería de perforación, se deben considerar factores como la profundidad de perforación, las condiciones geológicas y el entorno de construcción.
Tamaños de la tubería de perforación
Diámetro exterior de la tubería de perforación:
El diámetro exterior de la tubería de perforación convencional varía de 2-3/8 pulgadas a 7-5/8 pulgadas. La elección de este tamaño depende principalmente de la profundidad de perforación y la dureza de la formación. Las tuberías de perforación con un diámetro exterior más pequeño son adecuadas para operaciones de perforación de formaciones más superficiales y blandas, mientras que las tuberías de perforación con un diámetro exterior más grande son adecuadas para tareas de perforación de formaciones más profundas y duras.
La tubería de perforación más pesada (HWDP) tiene un diámetro exterior que varía de 2-3/8 pulgadas a 6-5/8 pulgadas. La tubería de perforación más pesada proporciona rigidez y estabilidad adicionales al aumentar el espesor de la pared y el peso, y es particularmente adecuada para operaciones de perforación que requieren mayor resistencia a la torsión y la compresión.
El collar de perforación tiene un diámetro exterior que varía de 2-7/8 pulgadas a 14 pulgadas. El collar de perforación es la parte más pesada de la sarta de perforación, que proporciona presión de perforación adicional para ayudar a que la broca rompa la roca de la formación de manera más efectiva.
Diámetro interior de la tubería de perforación:
El diámetro interior de la tubería de perforación determina el caudal de lodo y la pérdida de presión. Al seleccionar una tubería de perforación, debe asegurarse de que el diámetro interior sea lo suficientemente grande para satisfacer las necesidades de bombeo de lodo. El lodo juega un papel importante en el enfriamiento de la broca, el transporte de los recortes de perforación y la estabilización del pozo durante el proceso de perforación, por lo que la elección del diámetro interior es crucial.
El diámetro interior de las tuberías de perforación de los diferentes modelos es diferente, por ejemplo:
El modelo NC26 tiene un diámetro exterior de 3-3/8 pulgadas y un diámetro interior de 1-3/4 pulgadas. Este tamaño de tubería de perforación es adecuado para operaciones de perforación de profundidad media y proporciona una capacidad de flujo de fluido moderada y resistencia mecánica.
El modelo NC31 tiene un diámetro exterior de 4-1/8 pulgadas y un diámetro interior de 2 pulgadas; cuando el diámetro exterior es de 4-3/8 pulgadas, el diámetro interior es de 1-5/8 pulgadas. El diámetro interior más grande puede proporcionar una mayor capacidad de flujo de fluido y es adecuado para condiciones de formación más profundas o más complejas.
El modelo NC38 tiene un diámetro exterior de 5 pulgadas y un diámetro interior de 2-9/16 pulgadas, 2-7/16 pulgadas y 3-1/8 pulgadas. La elección de múltiples especificaciones se puede ajustar de acuerdo con las necesidades de perforación específicas para proporcionar planes de operación más flexibles.
Clasificación de los tubos de perforación
Dependiendo de sus usos y estructuras, los tubos de perforación se dividen principalmente en las siguientes tres categorías:
Tubos de perforación cuadrados:
Los tubos de perforación cuadrados se utilizan normalmente por encima de la columna de perforación y vienen en dos formas: cuadradas y hexagonales. Su función principal es soportar toda la fuerza de la columna giratoria y actuar como canal de circulación. Los tubos de perforación cuadrados pueden transmitir un gran par y peso y son adecuados para operaciones de perforación que requieren una alta resistencia mecánica. Los tubos de perforación cuadrados son superiores en la transmisión de potencia porque su forma de sección transversal proporciona un área de contacto más grande y una mayor resistencia a la torsión.
Tubos de perforación convencionales:
Los tubos de perforación convencionales son un componente básico de la perforación y se utilizan para aumentar la profundidad de perforación. Por lo general, están hechos de tubos de acero sin costura con un rango de espesor de 9 a 11 mm. Los tubos de perforación convencionales juegan un papel importante en la transmisión de potencia de rotación y el transporte de lodo de perforación durante la perforación. Los tubos de perforación convencionales suelen estar hechos de acero de aleación de alta resistencia para garantizar su durabilidad en entornos de alto estrés y alto desgaste.
Tubos de perforación más pesados (HWDP):
Los HWDP suelen tener una longitud de hasta 10 metros y un espesor de pared tres veces mayor que el de los tubos de perforación normales. La función principal de los HWDP es aumentar la rigidez de la sarta de perforación y evitar daños durante la perforación. Además, pueden ahorrar tiempo de perforación y mejorar la eficiencia de la perforación. Los HWDP suelen estar ubicados en la parte inferior de la sarta de perforación y proporcionan una presión de perforación adicional junto con el collar de perforación para ayudar a que la broca rompa la formación de manera más efectiva.
Modelos y especificaciones de los tubos de perforación
Los diferentes modelos y especificaciones de tubos de perforación son adecuados para diferentes necesidades de perforación. La selección específica depende de factores como la profundidad de perforación, el entorno de construcción y las condiciones geológicas. Los modelos y especificaciones de tubos de perforación más comunes incluyen:
Tipo de tubo de perforación:
Doble canal: este diseño de tubo de perforación tiene dos canales independientes, que pueden transmitir dos fluidos diferentes al mismo tiempo, y es adecuado para operaciones de perforación complejas.
Triple canal: el tubo de perforación de triple canal aumenta aún más la capacidad de transmisión de fluidos y se puede utilizar en entornos de perforación más complejos y exigentes.
Rotatorio: El tubo de perforación rotatorio es adecuado para las operaciones de perforación rotatoria tradicionales, y la broca rompe la formación rocosa mediante un movimiento rotatorio.
Longitud del tubo de perforación:
Las longitudes generales son 3 metros, 6 metros, 9 metros y 12 metros. Se pueden seleccionar tubos de perforación de diferentes longitudes según la profundidad de perforación y los requisitos de operación, y se pueden adaptar de manera flexible a diferentes escenarios de construcción.
Diámetro del tubo de perforación:
Los diámetros comunes son 60 mm, 73 mm, 89 mm y 114 mm, etc. Los tubos de perforación de diferentes diámetros son adecuados para diferentes profundidades de perforación y condiciones de formación. Elegir el diámetro apropiado puede mejorar la eficiencia y la seguridad de la perforación.
Material del tubo de perforación:
El tubo de perforación generalmente está hecho de acero al carbono o acero de aleación para cumplir con los requisitos de alta resistencia y resistencia al desgaste. El material de acero de aleación proporciona mayores propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, adecuado para entornos de perforación más exigentes.
Tipo de unión roscada del tubo de perforación:
Los tipos de unión roscada comunes incluyen el tipo de rosca API, el tipo de rosca IF y el tipo de rosca FH. Los diferentes tipos de unión roscada brindan diferente resistencia de conexión y rendimiento de sellado. La elección de la unión roscada correcta puede mejorar la confiabilidad y seguridad de las operaciones de perforación.
Requisitos de rendimiento y aplicación de la tubería de perforación
La tubería de perforación debe tener diferentes requisitos de rendimiento en diferentes escenarios de aplicación. Los escenarios de aplicación comunes de la tubería de perforación incluyen perforación geológica, exploración de petróleo y gas, ingeniería sin zanjas y emisión de gases.
Perforación geológica:
En la perforación geológica, la tubería de perforación se utiliza principalmente para muestrear y analizar estructuras geológicas. Las especificaciones comunes de la tubería de perforación geológica incluyen 42,46,5 mm, 42,46,8 mm, 506,5 mm, 60,37,1 mm, etc. Estas especificaciones de la tubería de perforación deben tener una buena resistencia a la flexión y la torsión para garantizar resultados de perforación en condiciones geológicas complejas.
Exploración de petróleo y gas:
La tubería de perforación petrolera es una herramienta indispensable en la exploración y extracción de petróleo. Su principio de funcionamiento es transferir la broca giratoria a la formación rocosa subterránea a través de la tubería de perforación. Estas tuberías de perforación generalmente están hechas de acero de aleación de alta resistencia o materiales metálicos compuestos para hacer frente a los requisitos de perforación de alta intensidad. Las tuberías de perforación petrolera deben tener una alta resistencia a la torsión y al desgaste para garantizar la estabilidad durante operaciones de alta intensidad a largo plazo.
Ingeniería sin zanjas:
En la ingeniería sin zanjas, las tuberías de perforación deben tener una alta resistencia a la flexión y la torsión para adaptarse a entornos subterráneos complejos. La ingeniería sin zanjas se utiliza a menudo en la construcción de infraestructura urbana, como el tendido de tuberías subterráneas, y las tuberías de perforación deben realizar operaciones de alta precisión en un espacio pequeño.
Emisión de gas:
En las plataformas de perforación de pozos de agua y de emisión de gas, las tuberías de perforación deben tener una buena resistencia a la corrosión y una alta resistencia para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo. Las tuberías de perforación de emisión de gas suelen estar hechas de materiales altamente resistentes a la corrosión para hacer frente al entorno corrosivo del gas subterráneo.
Proceso de fabricación y control de calidad de las tuberías de perforación
El proceso de fabricación de las tuberías de perforación incluye múltiples enlaces, como la selección del acero, la formación, el tratamiento térmico y el procesamiento posterior. Se requiere un estricto control de calidad en cada etapa para garantizar que la tubería de perforación tenga excelentes propiedades mecánicas y vida útil.
Selección de acero:
Las tuberías de perforación suelen estar hechas de acero al carbono o acero aleado. La composición química y el contenido de impurezas del acero afectan directamente las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión de los tubos de perforación. El acero de alta calidad puede mejorar la resistencia y durabilidad de los tubos de perforación y extender su vida útil.
Proceso de conformado:
El proceso de conformado de los tubos de perforación incluye el laminado en caliente, el estirado en frío y el conformado de tubos de acero sin costura. Diferentes procesos de conformado son adecuados para la producción de tubos de perforación de diferentes especificaciones y materiales. El laminado en caliente puede mejorar la densidad y uniformidad del acero, mientras que el estirado en frío puede mejorar la precisión dimensional y el acabado superficial de los tubos de perforación.
Tratamiento térmico:
El tratamiento térmico es una parte importante para mejorar el rendimiento de los tubos de perforación. A través de procesos como el recocido, el templado y la normalización, se puede optimizar la estructura metalográfica del acero y se puede mejorar su resistencia y resistencia al desgaste. La selección del proceso de tratamiento térmico debe optimizarse de acuerdo con los requisitos de material y aplicación del tubo de perforación para garantizar su rendimiento confiable en entornos de alta tensión.
Procesamiento posterior:
El procesamiento posterior de los tubos de perforación incluye procesos como torneado, rectificado y tratamiento de superficies. Estos procesos pueden mejorar la precisión dimensional y la calidad de la superficie de los tubos de perforación. Los procesos de tratamiento de superficies como la galvanización y el revestimiento pueden mejorar la resistencia a la corrosión de los tubos de perforación y extender su vida útil.
Conclusión
Los tubos de perforación desempeñan un papel importante en la exploración de petróleo y gas, y el tamaño y la clasificación de los tubos de perforación afectan directamente la eficiencia y la seguridad de la perforación. Al seleccionar razonablemente el tamaño, el modelo y el material de los tubos de perforación, y adoptar procesos de fabricación avanzados y un estricto control de calidad, se pueden producir tubos de perforación de alto rendimiento para satisfacer las necesidades de diferentes escenarios de aplicación. En el futuro, con el avance continuo de la tecnología, el rendimiento y la calidad de los tubos de perforación se mejorarán aún más, proporcionando herramientas más confiables para la exploración de petróleo y gas.
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