Qué es la tubería de perforación de petróleo? Cuáles son los grados de acero y los materiales de los tubos de perforación petrolera?
La tubería de perforación petrolera se utiliza para la perforación de pozos petroleros. La tubería de perforación se caracteriza por tener paredes delgadas y un peso ligero por unidad de longitud. Proporciona principalmente paso de lodo y transmite fuerza de tracción y torsión. (También existe un tipo de gato perforador de petróleo: pared gruesa, peso pesado por unidad de longitud, que proporciona principalmente paso de lodo, transmite fuerza de tracción y torsión y proporciona peso de perforación para la broca).
Cuáles son los grados de acero de los tubos de perforación petrolera?
Los grados comunes de acero para tuberías de perforación petrolera incluyen E75, X95, G105 y S135.
La tubería de perforación es una tubería de acero con una rosca en el extremo, que se utiliza para conectar el equipo de superficie de la plataforma de perforación al equipo de perforación y molienda o al dispositivo de fondo del pozo de perforación. El propósito de la tubería de perforación es transportar el lodo de perforación a la broca y subir, bajar o girar el dispositivo de fondo del pozo junto con la broca. La tubería de perforación debe poder soportar enormes presiones internas y externas, torsiones, flexiones y vibraciones. En el proceso de extracción y refinación de petróleo y gas, la tubería de perforación se puede utilizar varias veces. La tubería de perforación se divide en tres categorías: Kelly, tubería de perforación y tubería de perforación ponderada. La secuencia de conexión es Kelly (1 pieza) + tubería de perforación (n piezas, determinada por la profundidad del pozo) + tubería de perforación ponderada (n piezas, determinada por el diseño del conjunto de la herramienta de perforación). Presenta en detalle la clasificación de las tuberías de perforación, las uniones de las tuberías de perforación, las especificaciones de las tuberías de perforación y el grado de acero y la resistencia de las tuberías de perforación.
Grados de acero API estándar E75 a S135, series de tubos de perforación petrolera con diámetros exteriores de 2 3/8″ a 6 5/8″, así como tubos de perforación con junta de doble hombro con alto rendimiento torsional y acero especial para pozos de petróleo amargo Grado BNK Tubería de perforación C95S. Es principalmente adecuado para la construcción de pozos profundos, pozos horizontales y pozos de alcance extendido en el proceso de exploración y desarrollo de petróleo y gas.
Selección del material de la tubería de perforación:
Dado que la perforación direccional horizontal pasa a través de varios estratos, la tubería de perforación enfrenta una presión, fricción y otros factores relativamente grandes, y necesita tener alta resistencia, buena tenacidad, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste. A continuación se detallan varios materiales comunes de tuberías de perforación y sus ventajas y desventajas.
1. Acero aleado de alta resistencia
Este es uno de los materiales para tuberías de perforación más utilizados. Tiene alta resistencia y tenacidad y puede soportar grandes tensiones y presiones. Además, este tipo de acero tiene una larga vida útil y no se oxida ni se desgasta fácilmente. Sin embargo, el precio del acero aleado de alta resistencia es relativamente alto, lo que no favorece el ahorro de costes. Además, si no se mantiene adecuadamente, pueden ocurrir problemas como fragilización y deterioro.
2. Acero al manganeso
Los materiales de acero al manganeso funcionan bien en términos de resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y tenacidad. Debido a su resistencia relativamente baja, la estructura necesita ser reforzada durante el diseño para asegurar su tensión y compresión. Sin embargo, este tipo de acero es relativamente barato en comparación con otros tipos de acero. Tenga en cuenta que el acero al manganeso puede deformarse durante la perforación.
3. Acero inoxidable
En el lodo de una plataforma de perforación horizontal, el acero inoxidable exhibe una buena resistencia a la corrosión y puede mantener la integridad de la tubería de perforación. Sin embargo, la dureza relativamente baja del acero inoxidable lo hace inadecuado para operaciones de perforación que requieren un uso bajo fuertes vibraciones. Además, el acero inoxidable tiene una resistencia química limitada a lodos corrosivos.
4. Aleación de titanio
Los materiales de aleación de titanio tienen un rendimiento excelente en términos de resistencia a la oxidación y a la corrosión. Debido a su baja densidad y peso relativamente liviano, es ideal para perforaciones horizontales a mayores profundidades. Sin embargo, las aleaciones de titanio son más difíciles de fabricar y más caras.
Tipos de tuberías de perforación petrolera y sus diferencias?
La tubería de perforación petrolera es una herramienta importante en la extracción de petróleo y se utiliza principalmente para operaciones de perforación y perforación. Según sus usos y características, los tipos comunes de tuberías de perforación petrolera y sus diferencias son las siguientes:
1. Tubo ascendente de perforación y reacondicionamiento (tubería de perforación): tubería que se utiliza para conectar herramientas de perforación y brocas. Por lo general, está hecho de acero no magnético para evitar que el magnetismo interfiera con la tala y la exploración geomagnética. Según las diferentes necesidades, se puede dividir en tubería de perforación estándar y tubería de perforación de alta resistencia.
2. Collar de perforación: se utiliza para conectar dos secciones de tubería de perforación para aumentar el peso total de la tubería de perforación, mejorar la perforación y estabilizar el pozo. Según la forma y el uso, se puede dividir en sarta de perforación recta y sarta de perforación turbulenta.
3. Ancla (Estabilizador): se utiliza para estabilizar la pared del pozo durante la perforación y evitar el colapso de la pared del pozo y la expansión del diámetro. Según el principio de forma y función de estabilizar la pared del pozo, se puede dividir en estabilizador de tipo cortante y estabilizador de tipo deslizante.
4. Detector magnético de cambio de presión (MWD) en la sarta de perforación: Al instalar un dispositivo de medición en la sarta de perforación, los parámetros de perforación de fondo, incluida la presión, la temperatura, la vibración, etc., se pueden monitorear en tiempo real para guiar las operaciones de perforación. Estos tubos de perforación petrolera desempeñan diferentes funciones en el proceso de perforación petrolera y son adecuados para diferentes condiciones y necesidades de trabajo. Según la profundidad del pozo, las propiedades de la formación y los requisitos de trabajo, los ingenieros de perforación seleccionarán el modelo de tubería de perforación petrolera apropiado para completar la tarea de perforación.
La tubería de perforación se divide en tres categorías: Kelly, tubería de perforación y tubería de perforación ponderada. La secuencia de conexión es Kelly (1 pieza) + tubería de perforación (n piezas, determinada por la profundidad del pozo) + tubería de perforación ponderada (n piezas, determinada por el diseño del conjunto de la herramienta de perforación).
1. Kelly: El Kelly está ubicado en el extremo superior de la sarta de perforación y viene en dos tipos: cuadrado y hexagonal.
La función del Kelly: ① Al perforar, el Kelly coopera con el relleno central y el relleno central de la plataforma giratoria para transmitir el par de rotación del suelo a la tubería de perforación para impulsar la sarta de perforación y la broca para girar;
② Soportar todo el peso de la sarta de perforación;
③Canal para la circulación del fluido de perforación.
La estructura de la tubería Kelly:
La tubería Kelly consta de juntas superiores e inferiores y partes del cuerpo de la tubería. La parte del cuerpo de la tubería tiene dos estructuras: cuadrada o hexagonal (la mayoría de los pozos de perforación petrolera tienen una estructura cuadrada), la junta superior tiene una rosca hembra izquierda (hebilla inversa), que se conecta al grifo. evita el pandeo inverso durante la rotación; la junta inferior es de rosca macho derecha y está conectada a la tubería de perforación. Cuando se trabaja, el extremo superior del Kelly siempre está por encima de la superficie del plato giratorio y la parte inferior está debajo de la superficie del plato giratorio.
2.Tubo de perforación
El papel de la tubería de perforación: La tubería de perforación es el componente básico de la sarta de perforación. Su función principal es transmitir torque y transportar fluido de perforación, y profundizar continuamente el pozo alargando gradualmente la tubería de perforación. Por lo tanto, la tubería de perforación juega un papel muy importante en la extracción de petróleo.
Estructura de tubería de perforación:
El tubo de perforación está hecho de tubo de acero inoxidable, con un espesor de pared generalmente de 9 a 11 mm, consta de un cuerpo de tubo de perforación y una junta de tubo de perforación. El cuerpo de tubo y la junta están soldados a tope mediante soldadura por fricción.
3. Tubería de perforación ponderada
La tubería de perforación ponderada es similar a la tubería de perforación petrolera y también es una columna hueca de acero con una longitud de aproximadamente 10 metros. Sin embargo, una sola pieza de peso es más pesada que una tubería de perforación petrolera y su espesor de pared es de 2 a 3 veces mayor que la de una tubería de perforación. La tubería de perforación ponderada se conecta entre la tubería de perforación y el collar de perforación para evitar daños por fatiga debido a cambios en la sección transversal de la sarta de perforación. También puede reemplazar parte del papel de los portamechas, pero su suspensión es simple y la operación de disparo es conveniente, lo que puede ahorrar tiempo de disparo.
Clasificación de juntas de tubería de perforación:
La junta de la tubería de perforación es una parte integral de la tubería de perforación, está dividida en juntas macho y hembra y está conectada a ambos extremos del cuerpo de la tubería de perforación. Para mejorar la resistencia de la conexión de la junta, es necesario aumentar el espesor de la pared del cuerpo de la tubería en la parte de la junta. Según el método de engrosamiento, se puede dividir en tres formas: engrosamiento interno, engrosamiento externo e interno y engrosamiento externo. Las uniones están roscadas (roscadas) para conectar tubos de perforación individuales. Las roscas de las uniones de los tubos de perforación son roscas de tubería cónicas con un hombro de sellado. La superficie del hombro se aprieta para sellar y la rosca solo sirve para conectar. Los diferentes métodos de engrosamiento tienen diferentes tipos de hebillas de hilo en las juntas correspondientes.
Según las uniones de tubería de perforación tipo botón roscado, se dividen en cuatro tipos: plana interna (IF), de orificio pasante (FH), regular (REG); digital (NC).
Condiciones de conexión de hebilla:
Hay tres condiciones que deben cumplirse para una conexión con hebilla:
①Los tamaños son iguales;
②El tipo de hilo es el mismo;
③Las hebillas masculinas y femeninas coinciden.
Tipo de hebilla de unión de tubería de perforación:
Tipo plano interno: utilizado principalmente para tubos de perforación engrosados externamente. Su característica es que el diámetro interior de la tubería de perforación es el mismo y la resistencia al flujo del fluido de perforación es pequeña, pero el diámetro exterior es mayor y fácil de usar. Tipo de ojo pasante: Se utiliza principalmente para espesar la tubería de perforación por dentro y por fuera. Su característica es que la tubería de perforación tiene dos diámetros interiores, la resistencia al flujo del fluido de perforación es mayor que la del tipo plano interior, pero su diámetro exterior es menor que la del tipo normal. Tipo formal: Se utiliza principalmente para tubos de perforación, brocas y herramientas de pesca engrosados internamente. Su característica es que el diámetro interior de la parte engrosada de la junta es menor que el diámetro interior de la tubería y la resistencia al flujo del fluido de perforación es grande. Entre los tres tipos de hebilla, la resistencia relativa al flujo es la mayor, pero la exterior El diámetro es el más pequeño y la fuerza es mayor. Los tres tipos de juntas anteriores utilizan roscas en forma de V, pero el tipo de hebilla, el paso de la hebilla, la forma cónica y el tamaño son muy diferentes.
Los conectores de la serie Digital (NC) son series de rosca gruesa del estándar nacional estadounidense. Ha sido adoptado por API como estándar internacional. Las roscas NC también son roscas en forma de V. Algunas juntas tipo NC tienen el mismo diámetro de paso, conicidad, paso y longitud de rosca que las antiguas juntas estándar API y se pueden usar indistintamente.
La mayoría de las juntas de tuberías de perforación de petróleo adoptan la forma de engrosamiento externo o engrosamiento interno y externo. El diámetro exterior de la junta de la tubería de perforación es mayor que el diámetro exterior de la tubería. Durante el proceso de perforación, contacta y frota constantemente con la pared del pozo o carcasa, causando desgaste Para evitar el desgaste de las juntas y causar roturas de la broca Para evitar accidentes de perforación como varillas y tropiezos, se debe instalar una correa antidesgaste de la junta de la tubería de perforación en la junta hembra de la tubería de perforación.
Clasificación de las especificaciones de la tubería de perforación:
Según las regulaciones del Instituto Americano del Petróleo (API), las tuberías de perforación se dividen en tres categorías según su longitud (L): Categoría 1: 5,486 a 6,706 m (18 a 22 pies); Categoría 2 (de uso común): 8,230 -9,144 m (27-30 pies); Categoría III: 11.582 a 13.716 m (38 a 45 pies). La tubería de perforación también se puede clasificar según el tamaño del diámetro exterior. Tamaños de tubería de perforación comúnmente utilizados (D): 88,9, 114,3, 127 mm (habitualmente expresados en dimensiones imperiales: 3 1/2 ″ 4 ½ ″ 5 ″).
Resistencia del grado de acero de la tubería de perforación:
El grado de acero de la tubería de perforación se refiere al grado del acero de la tubería de perforación, que está determinado por el límite elástico del acero de la tubería de perforación. API (Instituto Americano del Petróleo) divide los grados de acero para tubos de perforación en cinco grados: D, E, 95(X), 105(G) y 135(S). Cuanto mayor sea el grado de acero de la tubería de perforación, mayor será el límite elástico de la tubería y mayores serán las diversas resistencias de la tubería de perforación. En el diseño de resistencia de la sarta de perforación, se recomienda aumentar la resistencia de la sarta de perforación aumentando la calidad del acero en lugar de aumentar el espesor de la pared.
Cuál es la longitud de la tubería de perforación petrolera?
La longitud de la tubería de perforación petrolera es generalmente de unos 9 metros y el diámetro es de 5 pulgadas. Además, los tubos de perforación petrolera son todos tubos de acero laminados sin costura. Para fortalecer la resistencia de la conexión entre el cuerpo de la tubería y la junta, ambos extremos del cuerpo de la tubería de perforación están rugosos y engrosados. La forma de espesamiento se divide en espesamiento interno y espesamiento externo según los estándares API. Hay tres tipos: engrosamiento interno y engrosamiento externo. La sección de transición engrosada generalmente tiene una longitud de 20 a 65 mm, y la más larga puede tener de 120 a 130 mm.
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