Las roscas de la tubería de perforación son interfaces mecánicas críticas que conectan la tubería de perforación y la broca, responsables de transmitir el torque, la carga axial y las fuerzas de impacto durante las operaciones de perforación.
La calidad de la rosca afecta directamente la eficiencia de la perforación, la confiabilidad de la conexión, el rendimiento del sellado y la vida útil de toda la sarta de perforación.
En aplicaciones como exploración geológica, perforación de pozos de agua, perforación minera y perforación de ingeniería, las roscas de las tuberías de perforación deben soportar un alto torque a largo plazo, impactos repetidos, vibraciones y desgaste abrasivo, lo que hace que la selección adecuada de las roscas sea esencial.
Clasificación de roscas de tuberías de perforación geológicas
Desde una perspectiva industrial y de estándares, las roscas de tuberías de perforación geológicas se dividen principalmente en dos sistemas:
1. Hilos estándar API (convencionales y altamente intercambiables)
Fabricado según API Spec 5DP y API Spec 7-1, los hilos API presentan:
Estandarización global
Excelente intercambiabilidad
Sistemas maduros de fabricación e inspección.
Son ampliamente utilizados en:
Perforación de petróleo y gas
Exploración geológica
perforación de pozos de agua
Perforación minera
2. Subprocesos que no son API (personalizados o específicos de la industria)
Estos hilos se encuentran normalmente en:
Herramientas de perforación minera
Sistemas de perforación de ingeniería.
Diseños de fábrica patentados.
Ventajas:
Optimizado para condiciones de trabajo específicas
Limitaciones:
Mala intercambiabilidad
Mayor dependencia de los fabricantes originales.
Perfiles de dientes de roscas de tubos de perforación geológica
Se diseñan diferentes perfiles de rosca para cumplir con diferentes requisitos operativos, de sellado y de carga.
1. Roscas triangulares (tipo V)
Perfil de diente triangular
Buen rendimiento de sellado y autobloqueo.
Eficaz para prevenir fugas de fluido de perforación
Aplicaciones típicas:
Formaciones acuíferas y entornos de perforación de carga baja a media.
2. Hilos trapezoidales
Perfil de diente trapezoidal
Fuerte capacidad de carga
Capaz de transmitir un gran par y fuerza axial.
Aplicaciones típicas:
Perforaciones profundas y formaciones de roca dura que requieren alta transmisión de potencia.
3. Hilos rectangulares
Perfil de diente rectangular
Alta eficiencia de transmisión
Baja fricción entre roscas coincidentes.
Aplicaciones típicas:
Operaciones de perforación rápidas con reposición y desmontaje frecuentes.
Nota: Poca capacidad de autobloqueo; generalmente requiere medidas de bloqueo adicionales.
4. Tipos de roscas especiales (por ejemplo, roscas de dientes de sierra)
Combine las ventajas de las roscas trapezoidales y rectangulares.
Excelente resistencia a cargas axiales unidireccionales
Aplicaciones típicas:
Alta carga, pozo profundo y condiciones geológicas especiales.
Tamaños de rosca de tubería de perforación geológica
1. Diámetro exterior de la rosca (diámetro mayor)
El diámetro exterior (diámetro del diente) define el tamaño máximo de rosca y generalmente es igual o ligeramente menor que el diámetro exterior de la tubería de perforación.
Tamaños de API comunes:
2-3/8", 2-7/8", 3-1/2", 4", 4-1/2", 5"
2. Paso de rosca (TPI)
El paso indica el espacio entre dientes de rosca adyacentes y afecta directamente la capacidad de carga y la velocidad de montaje.
Lanzamientos de hilos API comunes:
4 TPI: compromiso profundo, alta capacidad de carga
4,5 TPI: rendimiento equilibrado
5/5,5 TPI: Maquillaje más rápido y más ligero
3. Diámetro nominal (diámetro primitivo)
También conocido como diámetro del dedo, representa el diámetro efectivo de carga de la rosca.
Diámetros nominales comunes:
2,063", 2,469", 2,875", 3,5", 4"
4. Longitud nominal (longitud de la rosca)
Representa la longitud efectiva de enganche de la conexión roscada.
Longitudes nominales API comunes:
2,4", 2,7", 3,1"
Tipos comunes de roscas API para tuberías de perforación geológica
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Tipo de hilo
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Nombre completo
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Características clave
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Aplicaciones típicas
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STC
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Acoplamiento de rosca corta
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Hilo corto, carga ligera.
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Perforación geológica convencional
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LTC
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Acoplamiento de rosca larga
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Mayor compromiso, mayor fuerza
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Perforación en minería y yacimientos petrolíferos
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btc
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Hilo de contrafuerte
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Capacidad de carga ultraalta
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Pozos profundos, perforación de alta presión.
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registro
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Hilo normal
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Hilo cónico tradicional
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Carga ligera a media
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Carolina del Norte
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Conexión numerada
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Serie digital estandarizada
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Perforación de alto rendimiento
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Causas del daño geológico en la rosca de la tubería de perforación
1. Instalación incorrecta
La desalineación o el ajuste excesivo durante el maquillaje pueden causar:
Deformación del hilo
irritante
pelado de hilos
2. Desgaste y abrasión
Ciclos de perforación largos combinados con:
Cortes de roca
Lodo de perforación
Arena e impurezas
acelerar el desgaste de la rosca y reducir el rendimiento del sellado.
3. Defectos de material o fabricación
Resistencia del material insuficiente
Defectos del tratamiento térmico.
Imprecisiones de mecanizado
puede provocar que la rosca se astille o se rompa bajo un torque elevado.
4. Condiciones geológicas duras
Las capas de roca dura, las formaciones complejas y las fuertes vibraciones aumentan la carga de impacto, acortando significativamente la vida útil de la rosca.
Principios de selección de roscas para tuberías de perforación geológica
Seleccione el tipo, tamaño y longitud de rosca según la profundidad de perforación, el torque y las condiciones geológicas.
Utilice subprocesos estándar API siempre que sea posible para garantizar la intercambiabilidad.
Equilibre el paso y la longitud de la rosca para optimizar tanto la capacidad de carga como la eficiencia operativa.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Se pueden mezclar subprocesos API y subprocesos que no son API?
R: No. Las diferencias en el ángulo del perfil, la conicidad, el paso y la tolerancia pueden causar fallas en el sellado, desgaste o desmontaje.
P2: ¿Cuáles son los ángulos de rosca comunes para las tuberías de perforación geológicas?
R:
Triangular (tipo V): ~60°
Trapecio: ~30°
Contrafuerte (BTC): Ángulo de carga asimétrico
P3: ¿Siempre es mejor un tono más grande?
R: No. Un paso más grande permite un montaje más rápido, mientras que un paso más pequeño proporciona una mayor capacidad de carga. Los pozos profundos y de alto torque priorizan el rendimiento de carga.
Resumen
Las roscas de tuberías de perforación geológicas no son solo conectores, sino componentes centrales que determinan la seguridad, la eficiencia y el control de costos de la perforación.
Seleccionar el estándar, el perfil, el tamaño y el paso de rosca correctos reduce significativamente riesgos como el desprendimiento de roscas, fallas de tuberías y tiempos de inactividad no planificados, lo que garantiza un rendimiento de perforación estable a largo plazo.
