Una tubería de perforación sin costura es el componente central estructural y de transmisión de potencia de la sarta de perforación en operaciones de perforación de petróleo y gas. Está fabricado con tubos de acero sin costura y está diseñado para transmitir torque, hacer circular fluido de perforación a alta presión y extenderse continuamente para profundizar el pozo durante la perforación.
Los tubos de perforación sin costura modernos utilizan soldadura por fricción para unir permanentemente el cuerpo de la tubería y las juntas de herramientas en una sola unidad integrada. Este diseño soldado sin rosca ha reemplazado por completo las conexiones tradicionales de rosca fina, que eran propensas a sufrir fugas y fallas por fatiga.
Importancia de la tubería de perforación sin costura en la extracción de petróleo
En la industria de la perforación petrolera, la tubería de perforación sin costura es el único tipo de tubería de perforación estándar y convencional.
Cuando los ingenieros se refieren a una “tubería de perforación”, implícitamente se refieren a una tubería de perforación sin costura. La alternativa, la tubería de perforación soldada, utiliza un proceso de fabricación fundamentalmente diferente y rara vez se utiliza en la perforación petrolera porque no puede cumplir con los requisitos extremos del fondo del pozo en cuanto a resistencia, resistencia a la fatiga y confiabilidad del sellado.
Componentes estructurales de una tubería de perforación sin costura
Una tubería de perforación sin costura completa consta de:
Tubería de perforación sin costura = cuerpo de tubería de acero sin costura + juntas de herramientas de acero de aleación de alta resistencia (soldadas por fricción)
Cuerpo de tubería de acero sin costura
Fabricado directamente a partir de palanquillas redondas sólidas.
Producido mediante perforación y laminado en caliente.
Sin costuras de soldadura longitudinales
Microestructura uniforme y propiedades mecánicas.
Juntas de herramientas para tuberías de perforación
Hecho de acero de aleación forjado de alta resistencia.
Proporcionar conexiones roscadas (por ejemplo, serie API NC)
Unido metalúrgicamente al cuerpo de la tubería mediante soldadura por fricción, un proceso de soldadura de estado sólido
Tubería de perforación sin costura versus tubería de perforación soldada
Por qué la tubería de perforación sin costura es obligatoria en la extracción de petróleo
Los entornos de perforación petrolera imponen cargas mecánicas y térmicas extremas, lo que hace que las tuberías de perforación sin costura sean irremplazables.
1. Resistencia a la torsión extremadamente alta
Los tubos de perforación sin costura tienen un flujo continuo de grano metálico sin puntos débiles, lo que les permite transmitir un torque muy alto.
Las tuberías de perforación soldadas contienen soldaduras longitudinales que actúan como zonas de concentración de tensiones y puntos de inicio de grietas.
2. Resistencia superior a la fatiga
Las tuberías de perforación sin costura pueden soportar decenas de millones de ciclos de tensión cíclicos causados por la curvatura del pozo.
Las costuras de soldadura y las zonas afectadas por el calor en tuberías soldadas son muy susceptibles a agrietarse por fatiga bajo cargas alternas.
3. Propiedades mecánicas uniformes
Los tubos de perforación sin costura mantienen una resistencia y tenacidad consistentes en toda la circunferencia, lo que resulta en un rendimiento de soporte de presión predecible.
Las tuberías soldadas presentan discontinuidades mecánicas entre el metal de soldadura y el metal base.
4. Sellado a presión confiable
Los tubos de perforación sin costura forman un conducto completamente sellado para fluidos de perforación a alta presión.
Las costuras de soldadura en tuberías de perforación soldadas plantean riesgos inherentes de fuga bajo alta presión interna.
5. Resistencia a cargas combinadas complejas
Los tubos de perforación sin costura pueden soportar simultáneamente:
Cargas de tracción
torsión
Presión interna
Compresión externa
Doblar
Bajo tal carga combinada, la probabilidad de falla de las tuberías de perforación soldadas aumenta significativamente.
Proceso de fabricación de tubos de perforación sin costura
Siderurgia y Colada Continua
Producción de palanquillas redondas de acero aleado de alta pureza.
Perforación caliente y balanceo
Conversión de palanquillas macizas en tubos huecos sin costura.
Enrollado y dimensionamiento
Lograr un diámetro y un espesor de pared casi finales
Tratamiento térmico
Templado y revenido para obtener la resistencia y tenacidad requeridas.
Mecanizado y soldadura por fricción
Uniones de herramientas soldadas a ambos extremos del cuerpo de la tubería.
Mecanizado de roscas
Roscas API NC de alta precisión mecanizadas en juntas de herramientas
Pruebas y recubrimientos no destructivos
Inspección 100% ultrasónica y por corrientes parásitas, seguida de recubrimiento anticorrosión.
Nota: Los tubos de perforación sin costura modernos eliminan por completo las conexiones de rosca fina. Tanto los tubos de perforación nuevos como los reacondicionados cumplen con la norma técnica “sin roscas finas”.
Normas para tubos de perforación sin costura
Los tubos de perforación sin costura se fabrican estrictamente de acuerdo con:
ESPECIFICACIÓN API 5DP
Especificaciones comunes de tuberías de perforación sin costura
Diámetros exteriores comunes
3-1/2″, 4″, 4-1/2″, 5″, 5-1/2″, 5-7/8″
La tubería de perforación de 5 pulgadas es el tamaño más utilizado en la perforación de pozos profundos a nivel mundial.
Grados de acero comunes
E-75
X-95
G-105
S-135
V-150
La designación numérica representa el límite elástico mínimo (ksi).
S-135 es el grado primario utilizado en pozos modernos profundos y ultraprofundos.
Preguntas frecuentes: tubería de perforación sin costura
1. Is welded drill pipe used in oil drilling?
No. Los tubos de perforación soldados rara vez se utilizan porque sus cordones de soldadura no pueden cumplir con los requisitos de fatiga, torsión y sellado del fondo del pozo.
2. ¿Por qué se utiliza la soldadura por fricción para las uniones de herramientas de tuberías de perforación?
La soldadura por fricción crea una unión metalúrgica de estado sólido con una zona mínima afectada por el calor y una resistencia igual o superior al material base.
3. ¿Se siguen utilizando tubos de perforación de rosca fina?
No. Las conexiones de rosca fina se han eliminado por completo debido a los riesgos de fugas y fallas por fatiga.
