Tubería de perforación pesada (HWDP)

Qué es la tubería de perforación pesada?

La tubería de perforación pesada (HWDP) es una herramienta de fondo de pozo utilizada para lastrar las plataformas de perforación. Optimiza la distribución de la fuerza dentro de la sarta de perforación y combina las funciones de una tubería de perforación y un portamechas. Generalmente se instala entre la tubería de perforación y el collar de perforación, transmite potencia y aplica peso sobre la broca (WOB). Sus características estructurales incluyen juntas extendidas, mayor espesor de pared y secciones externas engrosadas. Las superficies revestidas de carburo prolongan su vida útil. Este equipo reduce eficazmente el riesgo de atascamiento y atascamiento durante la perforación direccional y mejora la precisión del control de la trayectoria del pozo.

Funciones de la tubería de perforación pesada:

Como componente integral de la sarta de perforación, la HWDP conecta y transmite potencia dentro de las herramientas de perforación. Sus funciones básicas incluyen el disparo de la broca, la aplicación de WOB, el transporte de fluido de perforación y la gestión de incidentes en el fondo del pozo. La inserción de 15 a 30 HWDP entre el collar de perforación y la tubería de perforación mitiga las variaciones de la sección transversal, reduce la concentración de tensiones, previene daños por fatiga en la tubería y reduce la tasa de fallos de las herramientas de perforación. También ofrece ventajas como la facilidad de recuperación y transporte. Además, la tubería de perforación de alta resistencia puede mantener la orientación direccional del pozo y estabilizar la inclinación, aumentando la capacidad de perforación a gran profundidad de la plataforma.

Beneficios del uso de tubería de perforación de alta resistencia:

1. Mantenimiento de la estabilidad de la perforación
La tubería de perforación de alta resistencia se utiliza principalmente para conectar la broca a la plataforma. Una de sus funciones importantes es mantener la estabilidad de la perforación. Gracias a su alto peso, la tubería de perforación de alta resistencia proporciona suficiente fuerza descendente y estabilidad, evitando que la broca se desvíe durante la perforación y garantizando una perforación precisa y recta.

2. Mejora de la capacidad de perforación
El peso y la rigidez de la tubería de perforación de alta resistencia le permiten proporcionar mayor fuerza de impacto y torque al perforar en formaciones duras como la roca, mejorando así la capacidad de perforación. Este diseño permite que el equipo de perforación rompa la roca con mayor eficacia, aumente la velocidad de penetración y reduzca el riesgo de atascamiento de la tubería.

3. Mejora de la calidad de la perforación
El uso de tubería de perforación de alta resistencia reduce eficazmente la vibración y la desviación durante la perforación, mejorando así la calidad y la precisión del barreno. Esto no solo facilita los trabajos posteriores, como la instalación de tuberías o la exploración geológica, sino que también reduce los costos y el tiempo adicionales asociados con los problemas de calidad del barreno.

4. Protección de la broca y el equipo de perforación
La tubería de perforación de alta resistencia también puede proteger la broca y el equipo de perforación en cierta medida. Gracias a su mayor masa y rigidez, puede absorber parte de la fuerza de impacto generada durante la perforación, reduciendo el desgaste de la broca y el equipo de perforación, y prolongando su vida útil.

5. Reducción de la concentración de tensiones
Las fallas por fatiga en las sartas de perforación suelen ocurrir en la zona de transición entre el portamechas y la tubería de perforación, donde se concentra la tensión de flexión debido a los cambios en la sección transversal. Añadir de 15 a 30 tubos de perforación de gran resistencia entre el portamechas y la tubería de perforación puede mitigar este cambio de sección transversal, reducir la concentración de tensiones, prevenir daños por fatiga en la tubería de perforación y reducir los accidentes con el equipo de perforación.

Ventajas principales de los tubos de perforación de gran resistencia:

1. Ventajas en el rendimiento mecánico

Rigidez a la flexión: Entre un 40 % y un 60 % mayor que la de los tubos de perforación convencionales del mismo tamaño, lo que reduce la fatiga.
Resistencia a la compresión: El mayor espesor de pared los hace más adecuados para transmitir la presión de peso sobre la broca (WOB). Resistencia a la torsión: Comparable a la de los tubos de perforación del mismo grado (p. ej., acero S135, resistencia a la torsión ≥ 25 kN·m).

2. Diseño optimizado del sarta de perforación
Puede reemplazar algunos portamechas: 3 HWDP ≈ 1 collar de perforación, pero más flexible.

Zona de transición de tensiones: Suaviza el cambio repentino de rigidez entre el portamechas y la tubería de perforación, reduciendo el riesgo de fractura.

3. Mayor resistencia al desgaste
La tasa de desgaste de la zona de desgaste es significativamente menor que la de la tubería de perforación convencional, lo que prolonga su vida útil de 2 a 3 veces.

Características estructurales de la tubería de perforación pesada:

La tubería de perforación pesada presenta uniones más largas que la tubería de perforación convencional, lo que proporciona mayor resistencia al desgaste y peso, y las roscas de las uniones pueden repararse varias veces. Su espesor de pared es de 2 a 3 veces mayor, mientras que el diámetro exterior del cuerpo de la tubería y las uniones es el mismo que el de la tubería de perforación convencional. El orificio interior está al ras, con un diámetro al menos igual al diámetro interior del portamechas. La sección central externa engrosada actúa como un pequeño estabilizador, mejorando la resistencia a la flexión. La superficie de la unión está soldada con carburo cementado, lo que prolonga su vida útil de 4 veces.

Aplicaciones de la tubería de perforación pesada:

1. Pozos direccionales/horizontales
Reducción de la fricción: Reemplace los portamechas para reducir el área de contacto con el pozo.
Mejora de la flexibilidad: Facilita la navegación a través de las secciones de refuerzo.

2. Pozos Profundos/Ultraprofundos
Optimización de la Fuerza: Coloque una zona de transición de HWDP sobre el portamechas.
Solución para la Reducción de Peso: Reemplazar parcialmente los portamechas con HWDP puede reducir el peso suspendido en un 15 %.

3. Condiciones Especiales de Operación
Formaciones con Azufre: Utilice un grado de acero resistente al azufre (como S135-SS) para resistir la corrosión bajo tensión por sulfuro.
Formaciones Altamente Abrasivas: Diseño de doble hardband para una mayor vida útil.
Perforación de Pozos Angostos: Reemplace los portamechas de 4-3/4" con HWDP de 3-1/2" para aumentar el caudal anular y mejorar la eficiencia de la limpieza.

Uso Recomendado:

Instale al menos de 15 a 30 HWDP en un pozo direccional (aproximadamente el 10 % de la longitud total de la sarta de perforación).

Inspeccione el desgaste del hardband y el estado de la rosca cada 500 horas. Preste atención a la última versión del método de evaluación de vida útil por fatiga API RP 7G para HWDP.

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