Tubo de perforación con extremo engrosado es un consumible clave en la perforación de petróleo y gas. Afecta a la eficacia, la seguridad y la economía de la perforación de pozos. Este artículo analiza en profundidad los tres tipos de extremos engrosados de IU/EU/IEU en la perforación de petróleo y gas.
Prefacio
Según el informe de Global Market Insights, el mercado mundial de tubos de perforación alcanzará los $6.700 millones en 2023, de los cuales los tubos de perforación espesados representan 58% de la cuota de mercado. Según las estadísticas del Instituto Americano del Petróleo (API), alrededor de 29% de los accidentes de fondo de pozo están relacionados con la rotura de la tubería de perforación, y el daño más elevado alcanza los $2,3 millones, lo que demuestra plenamente lo importante que es la resistencia de la tubería de perforación. Cuando se enfrentan a presiones superiores a 10.000 psi, el factor de concentración de tensiones en la conexión roscada de la tubería de perforación tradicional puede alcanzar 3,8-4,2, mientras que la concentración de tensiones de la tubería de perforación engrosada puede reducirse a 2,1-2,5.
Sistema de conocimiento del núcleo de la tubería de perforación con extremo engrosado
Definición técnica
El tubo de perforación de extremo engrosado es una herramienta de perforación reforzada que aumenta el grosor de ambos extremos del tubo de perforación mediante forjado en caliente, mejorando así la resistencia a la compresión. La inclinación de su zona de transición se limita estrictamente a ≤1:4, lo que cumple los requisitos de API SPEC 5DP Sección 6.3.2. Este diseño se ha mejorado significativamente en resistencia a la fatiga, con una mejora de hasta 300% a 450%.
Comparación de los parámetros técnicos de tres tipos de espesamiento
tipo | Posición de engrosamiento | Profundidad del pozo aplicable | Mayor resistencia a la torsión | Índice de costes |
Espesamiento interno (IU) | Engrosamiento de la pared interna | 4,500-7,500m | 35%-40% | 1.2x |
Engrosamiento externo (UE) | Engrosamiento de la pared exterior | <3,000m | 25%-30% | 1.0x |
Tapicería interior y exterior (IEU) | Espesamiento sincrónico interior y exterior | >8,000m | 55%-60% | 1.8x |
Análisis en profundidad de los escenarios de aplicación:
Pozo horizontal de gas de esquisto: El pozo horizontal de gas de esquisto es complicado y tiene un grave desgaste en la tubería de perforación, por lo que se debe utilizar la tubería de perforación tipo EU, ya que la capa exterior de esta tubería de perforación ha sido especialmente tratada con resistencia al desgaste, y tiene una capa resistente al desgaste que puede soportar más de 200 veces el desgaste de la tubería de revestimiento. De esta manera se mejora la eficiencia y la seguridad de la operación en general, proporcionando una fuerte garantía para la explotación eficiente del gas de esquisto.
Perforación en aguas profundas: Para las operaciones de perforación en aguas profundas, la tubería de perforación tipo IEU es la más adecuada, porque esta tubería de perforación puede soportar alta presión y puede mantener un sellado seguro bajo una presión externa de 2.000 psi. Dado que cuanto más profunda es el agua, mayor es la presión del agua, esta característica es muy importante para las operaciones de perforación en aguas profundas.
Yacimiento de petróleo con alto contenido de azufre: Para la explotación de yacimientos petrolíferos con alto contenido de azufre, se debe utilizar tubería de perforación tipo U y material LC-95. Esta fuerte combinación puede mostrar una resistencia a la corrosión extremadamente alta, y el índice de corrosión bajo tensión de azufre alcanza la norma NACE MR0175.
Proceso de fabricación estándar API
Proceso de conformado en caliente en seis pasos
Calentamiento del extremo del tubo: El extremo del tubo se calienta mediante una bobina de inducción de frecuencia media de 3.000-10.000Hz, que puede calentar rápidamente la temperatura del extremo del tubo a 1.200±50℃ en 3 segundos.
Forja hidráulica: Para la extrusión radial se utiliza una prensa hidráulica de alta presión de 500-2.000 toneladas, y la tasa de aumento del espesor de pared se controla estrictamente entre 18%-22%.
Conformado de la zona de transición: El tubo se procesa utilizando un molde para formar un gradiente de 1:4,5-1:5 que cumpla los estrictos requisitos de la norma API para la zona de transición a fin de garantizar su rendimiento.
Tratamiento térmico: Se utilizan los procesos de normalizado y templado. Mantener la dureza en el rango de HRC22-26. Pruebas no destructivas:
Detección de defectos por ultrasonidos (UT): detecta la zona en la que la desviación del grosor de la pared es superior a ±5%
Inspección por partículas magnéticas (MPI): identificación de microfisuras superficiales (nivel de sensibilidad 2)
Procesamiento de la rosca: utiliza VAM TOP y otros tipos de hebilla avanzados, y controla la distancia de cierre dentro de ±0,05 mm.
Preguntas frecuentes：
1. ¿Cómo medir la longitud del extremo engrosado?
Según API RP 7G Apéndice B: limpiar las manchas de aceite en el extremo del tubo, utilizar un calibre especial para medir la distancia desde el punto inicial de la sección engrosada hasta el extremo del tubo, y tomar el valor medio en cuatro posiciones simétricas, con una tolerancia de ±3mm.
2. ¿Puede repararse y utilizarse el tubo de perforación engrosado?
Limitado al desgaste local fuera de la zona de transición, y debe cumplir los siguientes requisitos: tiempos de reparación ≤ 2 veces, pasar la prueba de presión de trabajo 125% después de la reparación, y no puede utilizarse en condiciones de pozo con contenido de H₂S > 5%.
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