Cómo calcular el peso del portamecha?

En el proceso de extracción de petróleo, la tubería de conducción no es la única herramienta necesaria para una perforación exitosa. Los portamechas también se encuentran entre los materiales utilizados con las tuberías de conducción. Los portamechas se utilizan para proporcionar peso a la broca. Son porciones tubulares de la sarta de perforación, de paredes gruesas, fabricadas en acero o aleaciones especiales. Otra función principal del portamecha es proporcionar un canal para el fluido de perforación bombeado. El collar de perforación proporciona peso de perforación a la broca y evita que la sarta de perforación se doble. Además, la tubería de perforación no debe correr en compresión o se dañará gravemente, por lo que necesitamos saber el peso del collar de perforación que sea suficiente para proporcionar peso a la broca.

Dinámica del collar de perforación
El principio de funcionamiento del portamecha es que la gravedad actúa sobre el portamecha. Debido a la gran masa del portamecha, la gravedad tira del portamecha hacia abajo y proporciona la fuerza hacia abajo necesaria para que la broca penetre en el suelo. También se pueden ensamblar múltiples portamechas para formar lo que se llama un conjunto de fondo de pozo. Durante la perforación, la fuerza hacia abajo proporcionada por el portamecha se crea bajando la broca hasta que hace contacto con el fondo, lo que también pone más peso sobre la broca. Dado el funcionamiento de estos portamechas, es fundamental que sus materiales proporcionen el peso y la resistencia a la flexión necesarios para su función.

Estándares de tamaño de collares de perforación
La mayoría de los portamechas cumplen con los estándares dimensionales del Instituto Americano del Petróleo (API), como API 5DP y 7-1. Las medidas clave incluyen el diámetro exterior (OD), el diámetro interior (ID) y el espesor de la pared. El diámetro exterior suele oscilar entre 4 1/2 pulgadas y 9 5/8 pulgadas. Los diámetros interiores comunes oscilan entre 2 y 4 1/2 pulgadas, y los espesores de pared suelen oscilar entre 3/4 y 2 pulgadas. Los portamechas más pesados y con paredes más estrechas proporcionan mayor rigidez.

Cómo calcular el peso del collar de perforación?
El peso del collar de perforación depende de su densidad, longitud y área de sección transversal. Los pasos para calcular el peso del portamecha son los siguientes:
Obtenga el diámetro exterior, el diámetro interior y la longitud en pies.
Calcule el área de la sección transversal: Área de la sección transversal = π (OD² - ID²) / 4
Determine la densidad adecuada según la densidad del material. El acero de aleación E-75 utiliza 490 lb/ft³.
Multiplique la longitud y el área de la sección transversal para calcular el volumen.
Multiplica el volumen y la densidad para obtener el peso total.
Por ejemplo, calculemos el peso de un collar E-75 de 60 pies y 7 pulgadas de diámetro exterior x 3 pulgadas de diámetro interior:
Área de sección transversal = π (7² - 3²) / 4 = 15,904 in²
Volumen = longitud x área = 60 pies x 15,904 pulgadas cuadradas = 954,24 pulgadas cuadradas
E-75 tiene una densidad de 490 libras por pie cúbico
Peso = Volumen x Densidad = 954,24 pulgadas cúbicas x (490 libras/pie cúbico/1728 pulgadas cúbicas/pies cúbicos) = 26 000 libras
Por lo tanto, el peso total de este collar de 60 pies de largo y 7 pulgadas de diámetro exterior es de 26 000 libras o 13 toneladas.

Pasos para determinar el peso del collar de perforación
Determinar el peso correcto del portamecha requiere un enfoque sistemático que considere una variedad de factores. Estos son los pasos para determinar el peso del portamecha:
Reúna la información necesaria: recopile datos de perforación, incluida información sobre las formaciones geológicas que se están perforando. También debe considerar los datos de propiedades del fluido de perforación, como la densidad y la viscosidad. Considere las condiciones del pozo, incluidos el diámetro y la inclinación.
Calcule el peso efectivo: utilice la información recopilada para calcular el peso del portamecha. Además, considere la dureza de la formación rocosa y ajuste el peso en consecuencia. Considere las propiedades del fluido de perforación para determinar la fuerza descendente adecuada.
Considere la seguridad: utilice márgenes de seguridad para tener en cuenta cambios inesperados o incertidumbres en buenas condiciones. Además, asegúrese de que el peso calculado proporcione un fuerte margen de estabilidad para evitar problemas durante la perforación.
Monitoreo y ajustes durante la perforación: Monitoreo continuo en tiempo real de los parámetros y condiciones de perforación. Además, el peso del collar de perforación se puede ajustar en cualquier momento según los cambios en la geología o las condiciones operativas.
Utilice un indicador de peso y mida: Debe utilizar un indicador de peso en su equipo de perforación para medir la fuerza ejercida. Utilice mediciones de fondo de pozo para evaluar las condiciones reales del fondo de pozo y realizar los ajustes necesarios.
Revisión y mejora: revise periódicamente el rendimiento de la perforación y evalúe la efectividad del peso del portamecha utilizado. Mejore los cálculos de peso basándose en la experiencia de perforación continua y la retroalimentación de datos.