Guía de tuberías de perforación: tamaños, roscas y peso de plataformas petrolíferas y pozos de agua

Lo que la gente quiere decir con “tubería de plataforma petrolera”

En una plataforma petrolera, “tubería” puede referirse a múltiples productos tubulares: tubería de perforación, revestimiento, tubería o tubería de superficie. Al perforar, el tubular giratorio que conecta la superficie a la broca se tubo de perforación —una parte central de la sarta de perforación. El revestimiento y la tubería se instalan en el pozo y generalmente permanecen allí; La tubería de perforación se construye y se rompe repetidamente y debe sobrevivir a un alto torque, tensión, flexión y fatiga cíclica.

Esta guía se centra en tubo de perforación (incluidas las configuraciones comunes utilizadas en la perforación de pozos de agua, como programas rotativos de lodo, rotativos de aire y DTH/rotativos).

¿De qué está hecha la tubería de perforación?

Una “junta” de tubería de perforación generalmente consta de un cuerpo de tubería más dos extremos de paredes gruesas llamados juntas de herramientas. Las juntas de herramientas están soldadas al cuerpo de la tubería y proporcionan conexiones roscadas robustas para un montaje y desmontaje repetidos.

• Cuerpo de tubería: la sección de tubo larga (a menudo ~27 a 30 pies para el rango 2)
• Juntas de herramientas: extremos pesados que soportan las roscas y el torque.
• Pasador: extremo roscado macho
• Caja: extremo roscado hembra
• Conexión con hombro giratorio: roscas cónicas más un hombro que sella y transmite torsión

Debido a que las uniones de herramientas agregan una cantidad significativa de metal, dos sartas con el mismo diámetro exterior de tubo pueden tener pesos “reales” significativamente diferentes dependiendo del estilo de conexión y la geometría recalcada. El enfoque más confiable es tratar cuerpo de tubería y masa de conexión como separados cuando la precisión importa.

Cómo se especifica la tubería de perforación (las 6 especificaciones que realmente necesita)

Una designación típica como “3-1/2 pulgadas, 13.3#, X-95, NC38, Rango 2” codifica las dimensiones, la resistencia y el estándar de conexión de la tubería de perforación. Estas son las especificaciones que necesita para la selección, compatibilidad y logística.

1. Tubo OD (diámetro exterior), como 2-3/8", 2-7/8", 3-1/2", 4", 4-1/2", 5", 5-1/2", 6-5/8"
2. Peso nominal (lb/ft), utilizado para identificación y muchos cálculos de planificación.
3. Grosor de la pared e identificación (diámetro interior), que impulsan el sistema hidráulico y la resistencia del cuerpo de la tubería.
4. Grado (familia de límite elástico), como E-75, X-95, G-105, S-135
5. Rango de longitud, típicamente Rango 1 (18 a 22 pies), Rango 2 (27 a 30 pies), Rango 3 (38 a 45 pies)
6. Tipo de conexión/rosca, como NC, IF, FH o REG (más variantes heredadas)

Para la mayoría de las decisiones, Conexión de grado OD Compatibilidad de control y límites mecánicos, mientras identificación controla el sistema hidráulico y el rendimiento en sistemas de lodo o aire.

Tamaños y pesos de tuberías de perforación (referencia práctica)

La siguiente tabla proporciona una referencia compacta para los tamaños de diámetro exterior de tuberías de perforación comunes y los pesos nominales típicos, pesos de extremo plano, diámetros internos y espesores de pared típicos. uso identificación para decisiones hidráulicas y uso peso nominal/con conexión para logística y estimaciones de peso de cuerdas cuando no tiene pesos conjuntos del fabricante.

Regla práctica: cuando necesite una estimación rápida sin datos de la junta del fabricante, utilice el peso nominal × longitud de la junta como número de planificación y luego agregue los componentes de BHA. Para levantamientos y transporte con grúa, utilice siempre el peso publicado más conservador (más pesado) para la conexión exacta y el rango de longitud.

Tubería de perforación para pozos de agua versus tubería de perforación para yacimientos petrolíferos

La perforación de pozos de agua abarca múltiples métodos (rotación de lodo, rotación de aire, martillo DTH). Muchos tamaños se superponen con los de las tuberías de perforación para yacimientos petrolíferos, pero los factores que influyen en las decisiones cambian.

Petróleo y gas (profundo/alta carga)

• Mayor par y tensión sostenidos; más exposición a la fatiga
• Mayor énfasis en la estandarización, la inspección y la trazabilidad.
• Conexiones frecuentemente estandarizadas en torno a familias comunes con hombros giratorios

Pozo de agua / ambiental / geotermia

• La compatibilidad de subprocesos con los sistemas subs/martillo/bit existentes a menudo domina la selección.
• Los tamaños comunes incluyen 2-3/8" a 4-1/2" dependiendo de la clase de plataforma y la profundidad.
• Las longitudes de las juntas y los estilos de conexión pueden variar más según el proveedor y la región.

En términos prácticos, La selección de tuberías de perforación para pozos de agua suele ser la compatibilidad primero. , mientras que los programas de yacimientos petrolíferos suelen centrarse primero en el ciclo de carga y en los estándares.

Roscado de tubos de perforación: NC, IF, FH y REG

La mayoría de las uniones de herramientas de tubería de perforación utilizan conexiones con hombros giratorios: las roscas cónicas ayudan a apuñalar y alinear, y un hombro proporciona el sello principal y transmite el torque. Las “familias” de conexiones son importantes porque determinan qué se puede acoplar de forma segura, qué calibres necesita y qué accesorios están disponibles.

Familias de conexiones comunes

• NC (Conexiones Numeradas) : ecosistema de hombros giratorios “numerados” ampliamente utilizado
• IF (descarga interna) : diseñado para reducir la restricción interna a través de la conexión
• FH (orificio completo) : destinado a preservar un área de flujo interno más grande a través de la conexión
• REG (regular) : a menudo se encuentra para coincidir con inventarios heredados o establecidos

Lógica de selección: elija IF/FH cuando priorice el sistema hidráulico y minimice las restricciones, elija NC cuando desee una amplia compatibilidad y herramientas comunes, y elija REG cuando deba igualar el stock existente. La elección correcta depende en última instancia de la capacidad de torsión/retracción de su equipo y del resto de su conjunto de herramientas.

Advertencia de intercambiabilidad

Algunas conexiones pueden acoplarse parcialmente pero no son realmente intercambiables. Si las roscas “se alinean” pero se sienten mal, tienen fugas o muestran una discrepancia en los hombros, deténgase y verifique con los calibres correctos. Una coincidencia cercana puede ser peligrosa para servicio de torsión y tensión.

Cómo identificar una rosca de tubería de perforación desconocida (flujo de trabajo de campo)

Cuando hereda proveedores de tuberías o mezclas, la identificación de roscas se convierte en la forma más rápida de evitar el tiempo de inactividad. Utilice este flujo de trabajo para pasar de un “pin/cuadro desconocido” a una familia y tamaño de conexión confirmados.

1. Verifique las marcas en la junta de la herramienta (el tipo de conexión, el tamaño y el grado a menudo están estampados).
2. Mida el diámetro exterior/diámetro de la junta de la herramienta y compárelo con las dimensiones conocidas del inventario.
3. Utilice un medidor de tono para estimar el TPI y observar el comportamiento de la inclinación.
4. Confirme con los calibres de rosca adecuados siempre que la tubería experimente un servicio de torsión/tensión significativo.
5. Si sospecha que se trata de un escenario de “compañeros equivocados”, no fuerce la reconciliación; primero valide la compatibilidad.

Conclusión operativa: el costo de medición suele ser trivial en comparación con el costo de irritaciones, fugas, fallas de conexión o un evento de cadena atascada .

Peso de la tubería de perforación: definiciones, fórmulas y ejemplos

“Peso de la tubería de perforación” puede significar el peso del cuerpo de la tubería, el peso nominal o el peso promedio de la junta, incluidas las juntas de herramientas. Confirme siempre qué definición está utilizando antes de comparar cotizaciones o calcular la carga de gancho.

Tres conceptos de peso que debes mantener separados

• Peso del extremo plano (lb/pie) : solo cuerpo de tubería (excluye masa de conexión)
• Peso nominal (lb/pie) : convención de nomenclatura estándar utilizada para identificación y planificación
• Peso de la articulación (lb/articulación) : el valor que mejor se adapta al levantamiento, envío e inventario detallado de cadenas

Fórmula rápida para el peso del cuerpo del tubo basada en la geometría

Si conoce el diámetro exterior y el diámetro interior (pulgadas), calcule el peso del cuerpo de la tubería por pie (acero) con: Peso (lb/pie) ≈ 2,673 × (OD² − ID²)

Ejemplo resuelto (2-3/8" con ~1.815" ID)

OD² − ID² ≈ 2,35, por lo que peso ≈ 2,673 × 2,35 ≈ 6,27 libras/pie , que se alinea con los valores típicos de extremo plano en las tablas de referencia.

De lb/pie a peso por articulación y peso de cuerda

• Peso por junta (aire) ≈ (lb/pie) × (longitud de la junta en pies)
• Peso de la cuerda (aire) ≈ suma de los pesos de los componentes BHA de todas las uniones
• En fluidos, la flotabilidad reduce la carga efectiva del gancho; No utilice peso flotante para levantar/transportar.

Para un manejo seguro: Utilice pesas de aire y pesas conjuntas publicadas de forma conservadora. . Para mecánica de perforación: calcule la carga del gancho flotante utilizando un factor de flotabilidad apropiado para el sistema de fluido.

Cómo elegir la tubería de perforación adecuada (lista de verificación de selección)

Utilice esta lista de verificación para converger en un programa de tuberías de perforación que coincida con los límites de su equipo, método de perforación y ecosistema de conexión.

Paso 1: comience con restricciones

• Capacidad de torsión del equipo (rotativo/transmisión superior)
• Carga máxima del gancho/retroceso y límites del mástil
• Profundidad objetivo, gravedad del dogleg y exposición esperada a la fatiga
• Tamaño del orificio, sistema hidráulico (ID) y programa de aire/fluido de perforación
• Compatibilidad de subprocesos requerida con subs/BHA existentes

Paso 2: Elija el diámetro exterior y la pared (hidráulica versus resistencia)

Las cadenas de diámetro exterior más pequeñas son comunes en plataformas más pequeñas y programas menos profundos; Las cadenas de diámetro exterior más grandes aumentan la rigidez y la capacidad de torsión, pero añaden peso y costo. Si el sistema hidráulico es limitante (pérdida de presión, volumen de aire), priorice identificación continuity y estilo de conexión.

Paso 3: Elija el grado (familia fuerte)

Un grado más alto aumenta el límite elástico, pero no resuelve automáticamente los problemas de fatiga o de prácticas operativas. Elija el grado según los requisitos de tensión/par, la profundidad y la disciplina de inspección.

Paso 4: estandarizar las conexiones

La forma más rápida de reducir el tiempo de inactividad es estandarizar una única familia de conexiones compatibles y verificar el inventario con los calibres adecuados. Los subprocesos mixtos son un modo de falla predecible tanto en operaciones de yacimientos petrolíferos como de pozos de agua.

Manejo y Mantenimiento para Prevenir Fallas

La mayoría de los problemas con las tuberías de perforación se remontan a daños en las roscas y los hombros, contaminación, torsión de ajuste inadecuada o inspecciones omitidas. Estos problemas se manifiestan como irritaciones, fugas, composición débil, deslaves, grietas por fatiga y fallas en las conexiones.

• Utilice protectores de hilos para almacenamiento y transporte.
• Mantenga los hilos limpios; utilizar compuestos y prácticas de manipulación apropiadas
• Realice las conexiones para corregir el torque con equipo calibrado.
• Inspeccione periódicamente para detectar deslaves, grietas y desgaste excesivo a tiempo.

La conclusión operativa: el manejo e inspección disciplinados producen las mayores ganancias en confiabilidad, a menudo más que cambiar la calidad o aumentar el tamaño de la tubería.