La diferencia entre tubería de perforación y collar de perforación

Definición y descripción general:

La tubería de perforación y el collar de perforación son componentes tubulares de acero de la sarta de perforación. Son dos herramientas clave en las operaciones de perforación petrolera, con diferencias significativas en su función, forma, material, estructura, posición de operación y aplicación. En la práctica, la tubería de perforación y los portamechas se utilizan a menudo en combinación: kelly → tubería de perforación → tubería de perforación pesada → portamechas → broca, formando así un sistema completo de sarta de perforación.

La tubería de perforación es un tubo hueco de acero de alta resistencia conectado por numerosos tubos similares, de cientos a miles de metros de longitud. Es el componente principal de la sarta de perforación y sirve como arteria principal y eje impulsor de todo el sistema de perforación, transportando la broca y el lodo durante el proceso.

Los collares de perforación son tubos de acero de paredes gruesas y de alta resistencia ubicados en la parte inferior de la sarta de perforación, por encima de la broca. Sus paredes extremadamente gruesas pesan de cuatro a seis veces más por unidad de longitud que la tubería de perforación. Son el componente principal del conjunto de fondo de pozo, actuando como lastre y varilla guía para toda la sarta de perforación.

La diferencia entre tubería de perforación y collar de perforación:

Diferencias esenciales en función y rol:

La tubería de perforación se utiliza principalmente para operaciones de perforación, bajando la broca al pozo. Su función principal es transmitir torque y servir como conducto para el fluido de perforación, transmitiendo la potencia rotatoria de la mesa rotatoria de superficie al collar de perforación y la broca a cientos o incluso miles de metros de profundidad.

Los collares de perforación se utilizan principalmente en operaciones de cementación, introduciendo cemento u otros materiales cementantes en el pozo. Su función principal es utilizar su inmenso peso para ejercer presión descendente sobre la broca y romper la roca. Además, gracias a su alta rigidez, resiste eficazmente las fuerzas de deflexión naturales de la formación, lo que ayuda a mantener el pozo vertical o en la dirección de diseño, lo que lo estabiliza. También protege la tubería de perforación al concentrar las complejas tensiones de flexión en la parte inferior sobre sí misma, reduciendo el daño por fatiga en la tubería superior.

Metafóricamente, si la sarta de perforación es como un tren, la tubería de perforación es el vagón largo y sus conexiones, responsables del transporte y la transmisión de potencia. El collar de perforación es la pesada locomotora que cuelga en la parte delantera, utilizando su peso para tirar (de hecho, empujar) el tren que va detrás hacia adelante y determinar su dirección.

Diferencias en apariencia y material:

1. Diferencia de forma

El cuerpo de la tubería de perforación es un tubo de acero relativamente delgado. Para mejorar la resistencia de las uniones, se engrosa en ambos extremos y se suelda con conectores para herramientas. El diámetro exterior de este conector es mayor que el cuerpo de la tubería, formando una especie de "mancuerna" con un centro delgado y extremos gruesos. Los extremos tienen roscas asimétricas: un extremo es macho y el otro hembra, lo que permite su conexión directa. Para garantizar un flujo eficiente del fluido de perforación, la tubería de perforación tiene un diámetro interior relativamente grande.

El diámetro del collarín de perforación es casi uniforme desde el cuerpo de la tubería hasta la unión, sin variaciones apreciables de espesor, lo que le confiere una apariencia muy simétrica y robusta. Esto se debe a que el espesor de la pared es muy alto; para maximizar el peso y la rigidez, no hay razón para reducir el tamaño del cuerpo de la tubería. Ambos extremos suelen tener rosca macho. Se utiliza una unión doble hembra para conectarlos. Este diseño simplifica el procesamiento del cuerpo de la tubería y mejora la resistencia de la unión. El diámetro interior del collarín de perforación es muy pequeño, principalmente para garantizar un paso mínimo del fluido de perforación y, al mismo tiempo, garantizar su resistencia.

2. Diferencias materiales
Tanto la tubería de perforación como el collarín de perforación están fabricados en acero de alta resistencia, pero la selección específica del material, el tratamiento térmico y los requisitos de rendimiento difieren significativamente. Los materiales de los portaperforación priorizan una alta resistencia, dureza y resistencia al desgaste, lo que les permite penetrar la roca y cortar muestras para recopilar información geológica. La tubería de perforación, por otro lado, requiere una tenacidad y resistencia a la fatiga excepcionales, además de una resistencia ultraalta, ya que debe soportar las extremas fuerzas de tracción, torsión e impacto durante la perforación.

Posición de trabajo y montaje:

Tubería de perforación: Ubicada en la sección media superior de la sarta de perforación, está hecha de tubería de acero sin costura con un espesor de pared delgado (típicamente de 9 a 11 mm). Se utilizan juntas en ambos extremos para extender la sarta de perforación.

Collar de perforación: Ubicado en la parte inferior de la sarta de perforación, es el componente principal del conjunto de perforación inferior (BHA). Su espesor de pared es significativamente mayor (típicamente de 38 a 53 mm, aproximadamente de 4 a 6 veces el de la tubería de perforación) y carece de juntas independientes. Ambos extremos de la tubería están roscados directamente.

La configuración típica de la sarta de perforación (de arriba a abajo) es:
Kelly → Tubería de perforación (cientos de piezas) → Martillos/MWD y otras herramientas → Collar de perforación (de una docena a varias docenas de piezas) → Broca

Esta estructura demuestra claramente que:
La tubería de perforación es el cuerpo principal y la conexión.
El collar de perforación es la herramienta que induce y estabiliza la presión en la parte inferior.

Diferencias en el diseño estructural físico:

La tubería de perforación debe ser flexible: Dado que los pozos no son perfectamente rectos, la tubería de perforación requiere cierto grado de flexibilidad para adaptarse a la curvatura del pozo y evitar la fractura prematura por fatiga bajo tensiones alternas. Por lo tanto, está diseñada como un tubo de pared delgada.

Los collares de perforación deben ser rígidos: Para estabilizar eficazmente el pozo, deben ser lo suficientemente rígidos y no doblarse fácilmente. Para proporcionar suficiente peso, deben ser lo suficientemente pesados. Por lo tanto, están diseñados como cilindros sólidos de pared gruesa.

Conclusión:
La tubería de perforación y los collares de perforación son socios con funciones complementarias. La tubería de perforación es responsable del movimiento (transmitiendo potencia y fluido); el collar de perforación es responsable de la estabilización (proporcionando presión y dirección estables). Ambos son indispensables para garantizar operaciones de perforación seguras y eficientes.

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