El collar de perforación de la barrena es una parte importante de la parte inferior de la sarta de perforación y el componente central del conjunto de herramienta de perforación inferior (BHA), generalmente ubicado encima de la broca. Como tubería de paredes gruesas, los portamechas tienen un espesor de pared de aproximadamente 38 a 53 mm, que es de 4 a 6 veces el espesor de pared de las tuberías de perforación convencionales, por lo que tienen un peso y una rigidez considerables. Sus funciones principales incluyen aplicar presión de perforación, reducir la vibración de la broca, controlar la desviación del pozo, etc. En el diseño de portamechas, las ranuras elevadoras y las ranuras deslizantes generalmente se procesan en la superficie exterior de la rosca interna para facilitar las operaciones de conexión y desmontaje al perforar o tropezar.
1. Clasificación de portamechas
Según las diferentes estructuras y materiales, los portamechas se pueden dividir en tres tipos: portamechas sólidas, portamechas en espiral y portamechas no magnéticos:
Collar de perforación integral
El collarín de perforación integral es un tubo redondo liso de paredes gruesas con roscas de conexión procesadas en ambos extremos y no tiene ninguna otra estructura especial. Su función principal es aumentar el peso para que la broca pueda obtener una presión de perforación estable durante la perforación y asegurar el buen progreso de las operaciones de perforación.
Collar de perforación de barrena
Los portamechas en espiral se mecanizan con tres ranuras en espiral a la derecha en la superficie cilíndrica exterior de un portamechas sólido. Por lo general, se fabrican de acuerdo con las normas API Spec 7-1 y SY5144-2007. El propósito del diseño de la ranura en espiral es reducir el área de contacto entre el portamecha y la pared del pozo, reduciendo así la fricción en la pared del pozo y reduciendo el fenómeno de atascamiento causado por la presión diferencial.
Especificaciones: Dentro del rango de diámetro exterior de 3 3/8" a 11", la profundidad de la ranura en espiral suele ser de 7,9 ± 1,59 mm y el paso es de 1168 ± 25,4 mm. Es adecuado para entornos de perforación de diferentes diámetros de pozo.
Estructura de unión: Existe un tramo liso de 305-560 mm en el extremo de la rosca externa y un tramo sin ranuras de 457-610 mm en el extremo de la rosca interna para facilitar las operaciones de conexión y desatornillado.
Collar de perforación no magnético
Los portamechas no magnéticos son estructuralmente idénticos a los portamechas sólidos, pero están forjados con acero de aleación N1310 con bajo contenido de carbono para reducir la interferencia magnética. Después de un estricto control de la composición química y las pruebas de propiedades mecánicas, el material puede garantizar su baja permeabilidad magnética, buena resistencia a la corrosión y dureza y tenacidad calificadas. Los portamechas no magnéticos se utilizan principalmente en operaciones de medición y monitoreo en la perforación petrolera para garantizar la precisión de los datos de medición durante el proceso de perforación.
2. Características y aplicaciones de los portamechas de barrena.
Portamechas en espiral es un tipo de portamechas que se utiliza ampliamente en el proceso de perforación. Sus principales características son las siguientes:
A. Reducir el riesgo de que el taladro se atasque
El diseño de la ranura en espiral puede reducir significativamente el área de contacto entre el portamecha y la pared del pozo, permitiendo que el lodo fluya libremente alrededor del portamecha, equilibrando la diferencia de presión entre la pared del pozo y el portamecha y evitando que la broca se pegue causada. por la diferencia de presión. Especialmente en la perforación de pozos direccionales e inclinados, el collar de perforación de barrena reduce efectivamente la posibilidad de adsorción en la pared del pozo y de que la perforación se atasque al reducir el contacto con la pared del pozo.
B. Mejorar la estabilidad subterránea
Al mitigar el diferencial de presión atascado, los portamechas de barrena no solo protegen la herramienta de perforación, sino que también garantizan la continuidad de las operaciones de perforación, reduciendo el tiempo de inactividad y los costos de mantenimiento causados por la broca atascada.
C. Optimización de estructura y peso.
En comparación con los portamechas macizos del mismo tamaño, los portamechas helicoidales pesan un poco más (aproximadamente un 4% menos) debido a la existencia de ranuras en espiral. Esta optimización reduce el peso total del extremo inferior de la sarta de perforación y ayuda a mantener el equilibrio general de la sarta de perforación.
3. Estándares de producción de portamechas de barrena.
Los portamechas de barrena generalmente se fabrican según los estándares industriales e internacionales. Los estándares clave incluyen:
API Spec 7-1: Proporciona especificaciones básicas de producción para portamechas para garantizar que cumplan con los estándares internacionales en términos de resistencia, dimensiones, tolerancias, etc.
SY5144-2007: Esta es la norma nacional de China, que proporciona regulaciones detalladas sobre la selección de materiales de portamechas y requisitos de conexión de roscas para garantizar la estabilidad y durabilidad de los portamechas en trabajos de fondo de pozo.
4. Ejemplos de aplicación de portamechas de barrena
collarín de perforación tipo BI
Adopta tres ranuras en espiral derechas, con un diámetro exterior de 165,1 a 177,8 mm (6 1/2 a 7 pulgadas), una profundidad de ranura en espiral de 7,9 ± 1,59 mm y un paso de 1168 ± 25,4 mm. para perforar pozos de tamaño mediano.
collarín de perforación tipo BII
El diámetro exterior es de 171,5 mm (6 3/4 pulgadas), la profundidad de corte es de 7,1 mm y el avance es de 1000 ± 25,4 mm. Su ecuación de curva de forma se define como la relación funcional entre el diámetro polar ρ, el ángulo polar θ, el radio R y el coeficiente e, y se aplica a entornos de paredes de pozos más complejos.
5. La función principal del portamechas en espiral.
Durante el proceso de perforación, los portamechas tienen las siguientes funciones clave:
Proporcionar presión de perforación para brocas.
El collar de perforación ejerce presión hacia abajo sobre la broca a través de su propio peso para garantizar la eficiencia de la broca en el corte de la formación rocosa.
Mantener la fuerza de la sarta de perforación
En entornos de alta presión o extrusión, la estructura de paredes gruesas del portamecha le confiere una alta resistencia a la compresión y garantiza la estabilidad de toda la sarta de perforación.
Reducir la vibración de la broca
El portamechas tiene buena rigidez y puede reducir eficazmente la vibración, la oscilación y los golpes de la broca, garantizando así un proceso de perforación sin problemas.
Controlar la desviación del pozo
Al configurar racionalmente el número y la posición de los portamechas, la trayectoria del fondo del pozo se puede controlar de manera efectiva para garantizar la linealidad y la estabilidad direccional del pozo.
Spiral Drill Collars Size
Drill Collars
|
|
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
|
|
en conclusión
El portamecha en espiral es una parte indispensable de la ingeniería de perforación. La racionalidad y funcionalidad de su diseño no solo afectan directamente la eficiencia de la perforación, sino que también son factores importantes para garantizar la seguridad de la perforación. En comparación con los portamechas sólidos, los portamechas helicoidales son más populares en operaciones reales debido a su superioridad en la reducción del área de contacto entre las brocas atascadas y las paredes del pozo. Ya sea en perforación direccional o perforación convencional, los portamechas de barrena se han convertido en una herramienta clave para mejorar la eficiencia de la perforación y reducir los riesgos de construcción debido a su excelente diseño estructural y rendimiento.
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