Tubería de perforación sin costura para la perforación petrolera

En la industria de la perforación petrolera, la tubería de perforación sin costura es el componente principal de la sarta de perforación. Generalmente fabricada con tubería de acero sin costura, consta de dos partes clave: el cuerpo de la tubería de perforación y la unión de la tubería. Su función principal es transmitir torque y suministrar fluido de perforación, y su diseño de alargamiento continuo permite profundizar el pozo. Las tuberías de perforación modernas suelen emplear procesos como la soldadura por fricción para soldar el cuerpo del tubo y la unión en una sola unidad. Este diseño "sin rosca" ha reemplazado por completo el anticuado método de conexión de rosca fina, propenso a fugas y roturas.

La Importancia de la tubería de perforación sin costura en la perforación petrolera:

Actualmente, la tubería de perforación sin costura es la forma más común y estándar de tubería de perforación petrolera, refiriéndose específicamente a las tuberías de perforación cuyo cuerpo se fabrica con tecnología de tubería de acero sin costura. En la industria de la perforación petrolera, cuando se dice "tubería de perforación", se refiere implícitamente a "tubería de perforación sin costura". Su opuesto no es otro tipo de tubería de perforación, sino la "tubería de perforación soldada", cuyo proceso de fabricación es completamente diferente (esta última rara vez se utiliza en la perforación petrolera debido a su fiabilidad, que no cumple con los estrictos requisitos de fondo de pozo).

Componentes estructurales de una tubería de perforación sin costura:
Una tubería de perforación sin costura completa: cuerpo de tubería de acero sin costura + juntas de acero aleado de alta resistencia en ambos extremos, soldadas por fricción.

Cuerpo de tubería de acero sin costura: Tubería hueca de acero sin soldaduras longitudinales, fabricada directamente a partir de una palanquilla redonda de acero sólida mediante procesos como perforación y laminado.
Uniones de la tubería de perforación: Se fabrican mediante forjado o mecanizado de tubería sin costura y se unen metalúrgicamente al cuerpo de la tubería mediante soldadura por fricción, un proceso de soldadura de estado sólido.

Tubería de perforación sin costura vs. Tubería de perforación soldada:

Por qué se debe utilizar tubería de perforación sin costura en lugar de tubería de perforación soldada en la perforación petrolera?
Esto se debe a las condiciones de trabajo extremadamente duras de la perforación petrolera. La tubería de perforación sin costura ofrece ventajas irremplazables, en concreto las siguientes:

1. Resistencia a la torsión extremadamente alta: La tubería de perforación sin costura presenta líneas metálicas continuas y aerodinámicas sin puntos débiles, capaces de transmitir enormes pares de cientos de toneladas por metro. Las soldaduras longitudinales de la tubería de perforación soldada son puntos de concentración de tensiones y posibles puntos de inicio de fracturas.

2. Resistencia superior a la fatiga: La tubería de perforación sin costura presenta una microestructura uniforme y puede soportar decenas de millones de ciclos de tensión alternados causados por la flexión del pozo. Las soldaduras de la tubería de perforación soldada y las zonas afectadas por el calor son muy susceptibles al agrietamiento por fatiga bajo cargas alternadas.
3. Propiedades mecánicas uniformes: La tubería de perforación sin costura exhibe una resistencia y tenacidad constantes en toda su circunferencia durante la operación, lo que hace predecible su capacidad de soportar presión. Las soldaduras de la tubería de perforación soldada presentan diferencias en las propiedades con respecto al material base, lo que resulta en una uniformidad general deficiente.

4. Sellado fiable: La tubería de perforación sin costura es un cuerpo completamente sellado que se utiliza para transportar fluido de perforación a alta presión. Las soldaduras de tubos de perforación soldados presentan riesgo de fugas, especialmente bajo alta presión.
5. Soporta cargas compuestas complejas: Los tubos de perforación sin costura pueden soportar simultáneamente enormes fuerzas de tracción, presión interna, extrusión externa y flexión; mientras que el riesgo de fallo de la soldadura en tubos de perforación soldados aumenta exponencialmente bajo cargas compuestas.

Proceso de fabricación de tubos de perforación sin costura:

1. Fabricación de acero y colada continua: Producción de palanquillas redondas de acero aleado de alta pureza.
2. Laminado en caliente y perforación: La palanquilla redonda calentada se lamina en un tubo hueco (un paso clave en la fabricación sin costura).

3. Laminado y dimensionado: Se realiza un laminado adicional para formar un cuerpo de tubo con dimensiones cercanas a las finales.
4. Tratamiento térmico: Se realiza un temple y revenido (temple + revenido) para obtener la resistencia y tenacidad requeridas.

5. Mecanizado y soldadura: Se mecanizan ambos extremos del cuerpo del tubo y se sueldan las uniones mediante soldadura por fricción.
6. Roscado: Se mecanizan roscas de alta precisión (como las de la serie API NC) en las uniones de la herramienta.
7. Pruebas y recubrimiento no destructivos: Se realizan pruebas 100% ultrasónicas y de corrientes parásitas, y finalmente se aplica un recubrimiento anticorrosivo.

Nota: En el proceso de fabricación de tubos de perforación sin costura, el cuerpo del tubo de acero sin costura y la unión de la herramienta se sueldan mediante procesos como la soldadura por fricción, eliminando por completo el método tradicional de conexión con rosca fina. Actualmente, tanto los tubos de perforación de nueva fabricación como los antiguos reparados cumplen con la norma técnica "sin rosca fina".

Normas y especificaciones comunes:

Los tubos de perforación sin costura se fabrican estrictamente de acuerdo con las normas API SPEC 5DP.

Tamaños comunes de tubos de perforación sin costura (diámetro exterior):
3-1/2″, 4″, 4-1/2″, 5″, 5-1/2″, 5-7/8″, etc.
Entre ellos, 5 pulgadas es el tamaño más utilizado en la perforación de pozos profundos a nivel mundial.

Calidades comunes de acero para tubos de perforación sin costura:
E-75, X-95, G-105, S-135, V-150. Los números representan el límite elástico mínimo (unidad: kilolibras por pulgada cuadrada).
Entre ellos, el S-135 es el principal grado de acero utilizado en pozos modernos profundos y ultraprofundos.

Conclusión: 

Los tubos de perforación sin costura para la perforación petrolera son ejes de transmisión de potencia de alto rendimiento, diseñados por ingeniería humana para soportar condiciones extremas de trabajo subterráneo. Su cuerpo de tubo sin costura proporciona una fiabilidad y seguridad inigualables, garantía fundamental para la transmisión segura y eficiente de potencia y fluidos en sartas de perforación de miles de metros de longitud. En la industria petrolera, elegir tubos de perforación significa elegir tubos de perforación sin costura; esta es una regla férrea determinada por los estándares de seguridad de la industria y consideraciones técnicas y económicas.

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