La cuerda de perforación es una parte esencial de la perforación de pozos de agua, geotérmicos y de petróleo y gas. Transfiere peso y movimiento rotatorio desde la plataforma de perforación hasta la broca, permitiéndole cortar diversas formaciones subterráneas. Las muchas partes que componen la cuerda de perforación son fundamentales para mantener la seguridad, estabilidad y eficiencia en la perforación. Este artículo revisará los principales componentes de las cuerdas de perforación, sus usos, composición y necesidades de mantenimiento.
¿Qué es una cuerda de perforación?
Las tuberías de perforación y las partes relacionadas se construyen en una columna llamada cuerda de perforación, que une la broca con la superficie de la plataforma de perforación. Es crucial para la estabilización del pozo, la circulación del fluido de perforación y la transferencia de energía.
Materiales de alta calidad y un mantenimiento adecuado son esenciales para la longevidad y el rendimiento de la cuerda de perforación, ya que está diseñada para soportar altas presiones, temperaturas y esfuerzos mecánicos.
Elementos esenciales de una tubería de perforación
A continuación, describiré los siguientes elementos esenciales de una tubería de perforación:
1. Cuerda de perforación
La tubería de perforación, que constituye la mayor parte de la cuerda de perforación, transfiere la potencia rotatoria desde la superficie hasta la broca y actúa como conducto para el fluido de perforación.
Las características de la tubería de perforación incluyen:
- Compuesta de aluminio o acero de alta resistencia
- disponible en una variedad de longitudes, generalmente entre 9 y 10 metros
- Uniones de herramienta con conexiones roscadas para su unión
- Diseñada para soportar altas presiones, torque y tensión
El grosor de la pared, la calidad del material y el tipo de conexión de las tuberías de perforación determinan su clasificación. Para evitar problemas durante las operaciones de perforación, es crucial un manejo e inspección adecuados.
2. Pesos para perforación
Justo por encima de la broca se encuentran los collarines de perforación, tubos de pared gruesa y de alta resistencia. Su propósito principal es dar más peso a la perforadora para penetrar de manera más efectiva formaciones rocosas complejas.
Las características de los collarines de perforación incluyen:
- Compuestos de materiales no magnéticos o acero sólido.
- Significativamente más pesados que las tuberías de perforación ordinarias
- Minimizar las vibraciones y la flexión de la sarta de perforación.
- Ayudar con el control direccional y la estabilidad.
Las ranuras en espiral se utilizan con frecuencia en los lastrabarrenas para disminuir la posibilidad de adherencia diferencial en el
pozo.
3. HWDP, o tubería de perforación de peso pesado
Una tubería de perforación de peso pesado es una tubería de perforación de peso pesado (tubería de perforación Har). Disminuye la tensión en la sarta de perforación al tiempo que proporciona mayor resistencia y flexibilidad.
Características del HWDP:
- Más pesadas y gruesas que las tuberías de perforación estándar
- Sirve como puente entre los lastrabarrenas rígidos y las tuberías de perforación flexibles.
- Disminuye las fallas por fatiga a través de la absorción de la carga de choque
- Ayuda en el control de la desviación del pozo
Tanto las operaciones de perforación horizontal como direccional utilizan frecuentemente HWDP.
4. La barrena de perforación
El instrumento de corte al final de la sarta de perforación se llama barrena de perforación. Durante la perforación, está a cargo de romper y triturar las formaciones rocosas.
Las barrenas de perforación vienen en varias variedades, tales como:
- Barrenas de cono de rodillos (barrenas tricónicas) –Las barrenas tricónicas o de cono de rodillos se utilizan para formaciones de blandas a medianamente duras.
- Barrenas PDC (Compacto de Diamantes Policristalinos) – Para formaciones complejas, se utilizan barrenas PDC (Compacto de Diamantes Policristalinos).
- Barrenas de diamante – Las barrenas de diamante se utilizan para perforar a través de roca rugosa.
La dureza de la formación, la velocidad de perforación y las condiciones de operación deben considerarse al elegir brocas.
5. Juntas y conexiones de herramientas
Las juntas roscadas en los extremos de los collarines de perforación, HWDP y tuberías de perforación se llaman juntas de herramienta. Ofrecen conectores robustos y confiables, permitiendo ensamblar y desensamblar la sarta de perforación.
Tipos típicos de juntas de herramienta:
- Conexiones rotatorias con hombro API (RSC): Los conectores estandarizados de la industria se conocen como conexiones rotatorias con hombro API (RSC).
- Conexiones premium: Aplicadas a perforaciones direccionales o de alta presión
Para evitar fallos, las juntas de herramienta deben estar debidamente lubricadas y apretadas.
6. Sistema de tracción superior o Kelly
La sarta de perforación recibe la fuerza de rotación del Kelly (en perforación con mesa rotatoria) o del sistema de tracción superior (en plataformas modernas).
- Transporte Kelly: Un tubo que pasa a través de una mesa rotatoria que es cuadrada o hexagonal.
- Tracción superior: Un método motorizado que reduce el esfuerzo humano y aumenta la eficiencia de perforación
Los sistemas de tracción superior son fundamentales en las plataformas modernas para mejorar el rendimiento y la seguridad.
7. Agentes estabilizadores
El conjunto en el fondo del pozo (BHA) cuenta con estabilizadores para evitar que la sarta de perforación se doble y desvíe. Las funciones del estabilizador incluyen:
- Control mejorado sobre la dirección
- Reducir el desgaste en las brocas y collarines.
- Reducir el tamaño del pozo.
Dependiendo de las necesidades de la perforación, los estabilizadores pueden ser hojas fijas, hojas de reemplazo o ajustables.
Importancia del mantenimiento de la sarta de perforación
Debido a que los componentes de la sarta de perforación están expuestos a altos niveles de estrés mecánico, calor y presión, necesitan ser inspeccionados y mantenidos con frecuencia para garantizar su rendimiento y seguridad.
Problemas típicos de la sarta de perforación:
- Fallo por fatiga –La causa del fallo por fatiga es la carga cíclica.
- Corrosión y desgaste –Las condiciones severas y los fluidos de perforación provocan desgaste y corrosión.
- Daño en la rosca –Daño en la rosca causado por manejo incorrecto o exceso de torque
- Atascamiento diferencial –Cuando la sarta de perforación queda atascada en el pozo, se conoce como atascamiento diferencial.
Procedimientos de mantenimiento:
- Revisar regularmente en busca de grietas, desgaste en la rosca y deterioro del material.
- Para detener la corrosión, usar aditivos en el fluido de perforación.
- Para dispersar uniformemente el desgaste, rotar las tuberías de perforación con frecuencia.
- Al construir conexiones, seguir las especificaciones correctas de torque.
La vida útil de la sarta de perforación puede aumentar y se pueden evitar fallos costosos durante las operaciones de perforación con un mantenimiento adecuado.
Preguntas Frecuentes
1. ¿Qué papel desempeña la sarta de perforación en las operaciones de perforación?
Hay varios usos para la sarta de perforación, incluyendo:
- Transferir la fuerza de rotación a la broca desde la plataforma de perforación
- Aplicar peso en la broca (WOB) para permitir el corte en la formación
- Transporte del fluido de perforación (lodo) para enfriar y limpiar la broca
- Mantener estable el pozo para evitar colapsos
2. ¿Qué material se utiliza para fabricar tuberías de perforación?
El acero de aleación de alta resistencia o el aluminio se utilizan comúnmente para fabricar tuberías de perforación en aplicaciones ligeras. La profundidad de perforación, la presión y los factores ambientales afectan la elección del material.
2. ¿Con qué frecuencia deben examinarse las partes de una cadena de perforación?
Antes de cada operación de perforación, se deben inspeccionar los componentes de la sarta de perforación, y después de un número predeterminado de horas de operación, deben someterse a inspecciones exhaustivas. La prueba ultrasónica (UT) y la inspección por partículas magnéticas (MPI) son dos técnicas de ensayo no destructivo (END) ampliamente utilizadas.
4. ¿Qué distingue a las tuberías de perforación de peso pesado (HWDP) de los cuellos de perforación?
Los cuellos de perforación se utilizan principalmente para proporcionar peso a la broca y son más rígidos y pesados que el HWDP. En cambio, el HWDP ofrece una transición flexible entre los cuellos de perforación y la tubería, reduciendo la desviación del pozo y la fatiga.
Conclusión
Compuesta por tuberías de perforación, cuellos de perforación, HWDP, juntas de herramienta, estabilizadores y una broca, la sarta de perforación es una parte crucial de las operaciones de perforación. Cada componente es esencial para mantener la seguridad operativa, la estabilidad del pozo y la eficiencia de la perforación.
El rendimiento de la perforación puede mejorarse significativamente, los gastos pueden reducirse y los fallos pueden evitarse con una selección, manejo y mantenimiento adecuados de los componentes de la sarta de perforación. Conocer los componentes de una sarta de perforación es esencial para operaciones de perforación exitosas, ya sea en perforación de pozos de agua, exploración geotérmica o perforación de petróleo y gas.
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