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05 sistema de rotación

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05 sistema de rotación

  1. 1. Sección 3. 2 Pág. 1 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 0. Descripción del Sistema de Rotación El sistema de rotación es uno de los componentes más importantes en el equipo de perforación. Su función principal es hacer rotar la sarta de perforación y la barrena. El sistema de rotación tiene tres sub-componentes principales: 1. La mesa rotaria y/o el top drive 2. La Sarta de Perforación 3. La Barrena 3. 2. 1. La Mesa Rotaria: La mesa rotaria se encuentra en el piso de perforación sobre el pozo.
  2. 2. Sección 3. 2 Pág. 2 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Para rotar la sarta de perforación se utiliza la mesa rotaria, el buje principal y el buje de la flecha. Desde el gancho, la unión giratoria y la flecha se encuentran enroscadas en la tubería de perforación. La mesa rotaria no puede hacer girar la flecha directamente. El buje principal y el buje de la flecha transfieren la rotación de la mesa a la flecha.
  3. 3. Sección 3. 2 Pág. 3 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Para soportar la sarta de perforación mientras se agregan o remueven secciones de tubería de perforación con la ayuda de las llaves de fuerza, se utilizan la mesa rotaria, el buje principal y las cuñas. Se pueden cambiar los insertos para acomodar diferentes tamaños de tubería.
  4. 4. Sección 3. 2 Pág. 4 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 2. El Top Drive: El sistema del Top Drive, o TDS, reemplaza la mesa rotaria, la flecha y la unión giratoria. Esta colgado del gancho en el bloque viajero. Un motor para trabajo pesado montado en él Top Drive provee la potencia necesaria. La lingada superior se enrosca directamente al Top Drive. El Top Drive hace rotar la sarta de perforación y la barrena directamente. Esto elimina la necesidad de una mesa rotaria giratoria y la flecha. Debido a su diseño el Top Drive sirve para agilizar las operaciones de perforación.
  5. 5. Sección 3. 2 Pág. 5 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 3. La Sarta de Perforación La sarta de perforación incluye: • La flecha: es cuadrado o hexagonal y esta suspendido debajo de la unión giratoria y pasa por el buje de la flecha la rotaria Le transmite Torque a la sarta de perforación. • Rosca de Seguridad (Saber sub): esta conectado a la parte inferior de la flecha y evita el desgaste de la conexión inferior de la flecha. • La tubería de perforación y el BHA. • Barrena La sarta de perforación esta suspendida debajo del gancho y el bloque viajero por los brazos y la unión giratoria. La sarta de perforación es una columna de tubería de perforación unidad por juntas. La sarta de perforación es normalmente utilizada para dos cosas: 1. Servir como conducto para el fluido de perforación. 2. Transmitir la rotación de la mesa rotaria o el top drive a la barrena en el fondo. 3. 2. 3. 1. La Tubería de Perforación
  6. 6. Sección 3. 2 Pág. 6 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación La mayoría de la tubería de perforación es de acero forjado en una barra y después punzada para producir un tubo sin costura. La junta es una pieza separada soldada a la tubería de perforación con roscas que permite enroscar un tubo con otro Los factores principales que intervienen en el diseño de la tubería son: • Resistencia al colapso y al estallido • Resistencia a la tensión • Resistencia a la Torsión • Resistencia contra el colapso causado por las cuñas • Resistencia contra fluidos agresivos (por ejemplo: H2S y CO2) / resistencia a la corrosión. Las fuerzas que actúan sobre los tubulares de la sarta de perforación incluyen: • Tensión, el peso combinado de los Lastra barrenas y la tubería de perforación sumada a margen de sobre tensión. Siempre se debe contra con un margen de sobre-tensión para poder tirar de la sarta en diferentes casos. • Torsión, cuando el hoyo se encuentra cerrado se pueden producir altos valores de Torque. El Torque de apriete para las juntas no se debe exceder. • Fatiga asociada con muescas • Fatiga por esfuerzos cíclicos, mientras se rota la sarta en agujeros irregulares. Se debe evitar si es posible patas de perro mayores a 3 Grad./30 m (3 Grad./100 pies). • Formaciones abrasivas • Vibraciones a velocidades de rotación críticas Existen diferentes grados de acero para cumplir con los diferentes requerimientos de cada hoyo. Los más comunes son G105 y S135. G105 se utiliza más comúnmente en pozos someros o en ambientes con H2S. S135 se considera estándar para operaciones costa afuera. U150es un grado relativamente nuevo que se utiliza para operaciones en aguas profundas. El Recubrimiento de protección (hardfacing o hardbanding) de las conexiones se realiza para limitar el desgaste circunferencial en el exterior de las conexiones. Este recubrimiento ha probado ser un
  7. 7. Sección 3. 2 Pág. 7 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación método eficiente pero puede producir un desgaste considerable en el revestidor disminuyendo sus propiedades mecánicas. Si se utiliza tubería de perforación con recubrimiento de protección se deben realizar todos los esfuerzos para utilizarla en el agujero abierto. Con esto se eliminar los filos mas prominentes y se minimizan los efectos adversos a la Tubería de Revestimiento. La Tubería de Perforación no se utiliza generalmente para proporcionar peso sobre la barrena, al ser más delgados y livianos que los Lastra barrenas. Adicionalmente a esto, en pozos verticales la sarta se encuentra suspendida en tensión y no en compresión. La sarta es mantenida en tensión por dos fuerzas: el peso del ensamblaje de fondo y el gancho jalando en la superficie. Mantener la TP en tensión previene que se doble y pandee prolongando su vida útil. La pared de una conexión es de aproximadamente de 2” de grueso y un pie de largo. Cada pin o caja en la conexión incluye lo siguiente: • Área para las Llaves: es la parte de la conexión donde las cuadrillas colocan las llaves de apriete. • Hombro o receso para el elevador: El receso para el elevador tiene un perfil suave para poder pasar fácilmente por las patas de perro y curves presentes en el hoyo. Normalmente tiene un ángulo de 18º. Algunos fabricantes producen conexiones con recubrimiento de protección en el exterior. Este recubrimiento puede alargar la vida de una conexión debido a que una formación abrasiva la puede desgastar y acotar su vida útil. Rangos de la Tubería de Perforación:
  8. 8. Sección 3. 2 Pág. 8 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Los fabricantes producen tubería de perforación en uno de los tres rangos de longitud recomendados por el API. Rango Longitud (pies) Longitud (m) 1 18-22 5.5 – 6.7 2 27-32 8.2 – 9.8 3 38-45 11.6 – 13.7 Estos tres rangos de longitud son producidos debido a que la altura de los mástiles varia y los contratistas de perforación deben poder comprar tubería de perforación que les permita armar lingadas de un tamaño que quepa dentro del mástil. El tamaño más común utilizado hoy en día es el rango 2. El rango 1 es obsoleto y ha sido remplazado por tuberías de 5 a 10 pies de largo conocidos como tubos cortos. Grados de Tubería de Perforación: El tipo de TP requerido se basa en las condiciones esperadas en el hoyo, siendo la profundidad el factor principal. Hay 4 grados API: Resistencia en PSI E-75 X-95 G-105 S-135 Resistencia mínima a la fluencia 75,000 95,000 105,000 135,000 Cada grado se representa con una letra que se usa para su identificación. Grado Símbolo Resistencia Mínima a la Fluencia D55 D 55,000 E75 E 75,000 X95 X 95,000 G105 G 105,000 S135 S 135,000 V150 V 150,000 Usada U
  9. 9. Sección 3. 2 Pág. 9 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 3. 2. Tubería de Perforación de Pared Gruesa (HWDP) La tubería de perforación de pared gruesa, también llamada “heavyweight”, se fabrica con paredes más gruesas que aquellas en tubería de perforación estándar y se le colocan juntas de mayor longitud. La longitud extra de las juntas permite volver a maquinar las conexiones cuando las originales se dañan y reduce la tasa de desgaste del diámetro exterior manteniendo las paredes de la tubería separadas del hoyo. El diámetro exterior de la tubería esta protegido de la abrasión por un receso de protección central. Los HWDP se colocan generalmente justo encima de los Lastra barrenas, en la zona de transición entre los rígidos Lastra barrenas y las dúctil tubería de perforación. Las fallas por fatiga generalmente ocurren en los tramos encima de los Lastra barrenas. Esta zona es conocida como la zona de transición. Los HWDP disminuyen los efectos del Torque y arrastre al tener tres puntos de contacto. Las dos juntas y el receso central. Se puede utilizar en compresión en algunos casos.
  10. 10. Sección 3. 2 Pág. 10 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 3. 3. Lastra barrenas Los Lastra barrenas son tuberías de pared gruesa que se colocan directamente sobre la barrena y se emplean para aplicar peso sobre la barrena. El espesor de su pared le proporciona una gran resistencia al pandeo y también el peso necesario para mantener la sarta de perforación en tensión evitando que se vea sujeta a fuerzas por pandeo. También se utilizan para generar el efecto péndulo y perforar un pozo más vertical. Además de da soporte y estabiliza a la barrena mientras perfora. La parte inferior de los Lastra barrenas se encuentra bajo compresión por lo que esta sujeta a pandearse. Esto genera grandes esfuerzos y fatiga particularmente en las conexiones. Por esto los Lastra barrenas están diseñadas para trabajar en compresión mientras que la tubería de perforación en tensión. Sin embargo se mantiene un factor de seguridad de 15 a 20% del peso total de los Lastra barrenas. Esto significa que cuando se calcula el número de Lastra barrenas requeridas en una sarta, el peso máximo sobre la barrena a aplicar es de un 80 a 85% del peso de los Lastra barrenas. Recuerde tomar en cuenta el factor de flotación para sus cálculos. El rango de peso de los Lastra barrenas va desde 16 hasta 379 libras por pie (ppf). La mayoría son redondos y tienen una longitud de 30 a 31 pies. La persona encargada de la planificación del pozo determina la cantidad y peso de los Lastra barrenas requeridas sobre la barrena tomando en consideración el peso necesario para perforar el pozo eficientemente. EL espacio entre los Lastra barrenas y el hoyo es menor que con la TP, por lo que aumenta la posibilidad de pega diferencial. La pega diferencial es una condición donde la sarta se pega contra la pared del hoy debido a la diferencia de presión del hoyo y una formación permeable.
  11. 11. Sección 3. 2 Pág. 11 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Algunos Lastra barrenas tienen ranuras en forma de espiral maquinadas en la superficie exterior. Estos Lastra barrenas en espiral se utilizan en pozos donde el espacio con el hoyo es pequeño y la perforación direccional hace que los Lastra barrenas toquen las paredes del hoyo. Si esto se considera un problema potencial, se utilizan Lastra barrenas en espiral para reducir el área de contacto con el pozo disminuyendo las probabilidades de pega diferencial. 3. 2. 3. 4. Barrena Hay dos tipos principales de barrenas disponibles: 1. Barrenas Tricónicas o para Rocas Estas se pueden dividir en Barrenas con Dientes de Acero y de Insertos 2. Barrenas de Cortadores Fijos Estas se pueden dividir en: de diamantes naturales, PDC y TSP Selección de Barrenas Los factores a considerar en la selección de barrenas son: • Durabilidad: Se necesita que la barrena dure una cantidad razonable de horas de rotación. • Efectividad: Esta relacionada con la durabilidad, se requiere una barrena que proporcionara la mayor cantidad de pies perforados. • Naturaleza de la Formación: Se pueden conseguir cambios en la formación, por lo que se debe conseguir una barrena que rinda en estas condiciones. Diseño de las Barrenas El diseñador de barrenas considerara diferentes variables: • Rodamientos de alta resistencia • Carcaza de los conos de alta resistencia • Longitud de los dientes de corte Si el diseñador quiere una barrena con dientes cortas, la carcaza del cono debe ser más delgada y los rodamientos de menor tamaño.
  12. 12. Sección 3. 2 Pág. 12 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación El producto final debe ser una barrena que dure el tiempo planeado sin fallas prematuras en ninguno de estos elementos. Toberas En todos los diseños de barrenas, las toberas juegan un rol importante en la hidráulica. Los beneficios de la correcta selección incluyen una mayor limpieza del fondo, menor riesgo de embolamiento, mayor tasa de penetración y menores costos de perforación. Existen dos tipos de toberas. Tipo especial para soportar erosión por fluidos abrasivos, turbulencia excesiva o largas horas de perforación. Las toberas estándar son más fáciles de instalar y se recomiendan en situaciones donde la erosión no es un problema. El tamaño de los orificios se expresa en incrementos de 1/32 de pulgada.
  13. 13. Sección 3. 2 Pág. 13 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 4. Auxiliares: 3. 2. 4. 1. Sustitutos de Levante y Tapones de Levante Algunos Lastra barrenas no tienen un receso para colocar el elevador. Para esto se utilizan los sustitutos de levante. Sustituto de Levante Tapón de Levante 3. 2. 4. 2. Portabarrenas: Las barrenas vienen con un pin en vez de una caja por lo que se emplea un Portabarrenas que trae conexiones de caja por ambos lados permitiendo que se pueda colocar una lastra barrena en el otro extremo. Portabarrenas
  14. 14. Sección 3. 2 Pág. 14 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 3. 2. 4. 3. Combinaciones: Algunas partes de la sarta de perforación no tienen la misma rosca por lo que se utiliza una combinación para unirlas. 3. 2. 4. 4. Estabilizadores: Se utilizan entre los Lastra barrenas para mantener el hoyo derecho o para desviarlo intencionalmente de la vertical. Las aspas del estabilizador están en contacto con las paredes del hoyo mientras la sarta esta rotando. Estabilizadores de calibre completo, proveen una separación fija de las paredes del hoyo y mantienen los Lastra barrenas centrados en el hoyo reduciendo el pandeo y la flexión. Los estabilizadores incrementan el Torque y el arrastre. • El tipo de estabilizador preferido es el de aspa integral o fija. • También se pueden emplear estabilizadores con aspas soldadas para perforar el hoyo conductor o el superficial dependiendo de la formación. Generalmente se usan en formaciones suaves y siempre por encima del punto de inicio de desvío en pozos direccionales. • Estabilizadores de camisa reemplazable se utilizan únicamente en aquellas partes del mundo donde la logística es un problema (consideraciones económicas). Su principal desventaja es que restringen el flujo en hoyos de tamaño reducido.
  15. 15. Sección 3. 2 Pág. 15 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación La posición, tamaño (Calibre completo, inferior o ajustable) y número de estabilizadores en el BHA es determinado por los requerimientos de la perforación direccional. En la sección vertical su propósito es mantener el desplazamiento lo menor posible. Nota: • El estabilizador más cercano a la barrena se puede reemplazar por un escariador de rodillos si se presenta un Torque excesivo. • No se debe colocar estabilizadores en la transición de Lastra barrenas a HWDP. • El uso de estabilizadores dentro de la tubería de revestimiento se debe limitar al máximo o limitar el período de tiempo. Por ejemplo durante la perforación de cemento. 3. 2. 4. 5. Escariador de Rodillos Se emplean en la sarta de perforación para estabilizarla cuando es difícil de mantener el calibre del agujero en formaciones duras, profundas donde el Torque representa un problema. Los escariadores de rodillos no estabilizan tan bien como lo hacen lo estabilizadores integrales. Los pozos tienden a caminar más especialmente si se colocan muy cerca de la barrena. Si se utilizan con una sarta direccional generalmente contribuyen a aumentar la tasa de incremento de ángulo. El tipo de cortadores que emplean varía con el tipo de formación. Se puede utilizar el cuerpo del escariador para diferentes aplicaciones. 3 point 6 point 3. 2. 4. 6. Martillos Se prefieren los martillos hidráulicos de doble acción. Los martillos son usados generalmente desde el revestidor superficial. El número de horas de perforación y de uso del martillo debe ser registrado para permitir remplazarlo con las horas de uso recomendado por el fabricante. Las horas de uso recomendadas varían dependiendo del fabricante, la desviación del hoyo y tamaño del hoyo.
  16. 16. Sección 3. 2 Pág. 16 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Posición del Martillo Se debe utilizar un software especializado para determinar la posición inicial y luego se optimiza considerando todos los aspectos del BHA: • Los martillos no deben estar cerca del punto neutro de la sarta de perforación. • Cuando sea apropiado se debe colocar el martillo con los Lastra barrenas por encima del estabilizador superior. Los martillos no se deben colocar inmediatamente encima de un estabilizador, se debe dejar por lo menos un lastra barrena entre ambos • Se debe colocar un par de Lastra barrenas por encima del martillo. Los HWDP son flexibles y no transmiten el impacto del martillo hacia abajo tan bien como los Lastra barrenas. • Los problemas anticipados también deben influenciar en la colocación del martillo. 1.Si es pegadura diferencial o asientos de llave, entonces se debe colocar el martillo entre los HWDP para evitar que se quede pegado con el resto del BHA. 2.Si los estabilizadores se están embolando o el hoyo se esta hinchando el martillo se debe colocar por encima de la lastra barrena encima del estabilizador superior. 3.Cuando sé esta perforando en un área nueva donde todavía no se han identificado los problemas más comunes; es un buen compromiso colocar Lastra barrenas en espiral de diámetro menor por encima del martillo. • Los martillos tienen una fuerza de apertura, que debe ser sobrepasada cuando se carga el martillo. Fuerza de Apertura = Caída de presión bajo el martillo x Área del Tubo lavador. El área del tubo lavador se puede obtener del fabricante. 3. 2. 4. 7. Aceleradores Aceleradores se colocan en la sarta por encima del martillo, se utilizan para incrementar la fuerza de impacto ejercida por el martillo. Consisten en una junta de deslizamiento que al extenderse, comprime un gas inerte (generalmente nitrógeno) en una cámara de alta presión. Entonces el gas bajo presión hace que la herramienta que la herramienta vuelva a su tamaño original. Esto permite que los Lastra barrenas debajo del acelerador se muevan rápidamente hacia arriba. Los aceleradores son útiles cuando se esta pescando, particularmente en hoyos con alto ángulo donde la sarta se encuentra recostada y existe mucha fricción. 3. 2. 4. 8. Amortiguador de Vibraciones Son colocados en la sarta, idealmente directamente sobre la barrena para absorber las vibraciones y cargas repentinas.
  17. 17. Sección 3. 2 Pág. 17 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Son muy útiles especialmente a poca profundidad cuando sé esta perforando rocas muy duras, formaciones rotas, o formaciones intercaladas muy duras y suaves. Sirve para disminuir el desgaste y las fallas de los diferentes componentes de la sarta (MWD, barrena, etc.). 3. 2. 4. 9. Ensanchadores y Ampliadores Los ensanchadores y ampliadores se utilizan para agrandar los hoyos. Un ampliador nunca es tan robusto como un ensanchador pero puede pasar a través de obstrucciones de menor tamaño que el hoyo que va a perforar. Ensanchadores Se utilizan para agrandar un hoyo piloto, que se puede requerir por alguna de las siguientes razones: • Se requiere cortar un núcleo, el equipo de corte de núcleos estándar comienza en 12 ¼”. • Se requiere tomar registros eléctricos de alta calidad que son difíciles de lograr en agujeros de gran diámetro. • Es más fácil controlar la trayectoria de un agujero de menor diámetro, especialmente en formaciones suaves. • Se requiere perforar a través de una zona de transición o una bolsa de gas. En un hoyo de diámetro pequeño el tiempo de atraso es menor y los influjos son más fáciles de controlar debido al volumen reducido. También se puede requerir un ensanchador porque el diámetro del hoyo se ha reducido por expansión de la formación, y la barrena requerida no puede pasar. Esto puede ocurrir en zonas con arcillas muy plásticas o sal. Un ensanchador es utilizado con una barrena piloto o con una guía que indica la dirección a seguir. No existe la necesidad de direccionar el ensanchador ni riesgo de perforar fuera del hoyo piloto. La guía se puede adaptar directamente al ensanchador o una junta por debajo para mayor flexibilidad. Como una alternativa al ensanchador, especialmente en hoyos de menor diámetro a 17 ½” se puede utilizar una barrena para agrandar el hoyo. Esto no es recomendable en formaciones suaves. En formaciones duras es más probable que la barrena siga el camino con menos resistencia pero es necesario medir la desviación del pozo frecuentemente para asegurarse que la barrena sigue la trayectoria del hoyo piloto. La mayoría de los ensanchadores utilizan conos, con dientes de acero o de insertos de carburo de tungsteno dependiendo de la formación. Están disponibles de 8 3/8” (hoyo piloto de 6”) hasta 48” (hoyo piloto de 17 ½”). El número de conos (de 3 a 8) es función del tamaño del hoyo.
  18. 18. Sección 3. 2 Pág. 18 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Los ensanchadores de cortadores fijos están disponibles para diámetros mas pequeños (menor a 17 ½”). Estos remueven el riesgo de perder conos dentro del hoyo y pueden cortar en una dirección hacia arriba si esto es necesario. Ampliadores Las aplicaciones típicas incluyen: • Abrir el hoyo baja la Zapata, para proveer un espacio anular más amplio para cementar el próximo revestidor. Esto permite utilizar un revestidor intermedio de mayor longitud de lo que se podría con el agujero de tamaño convencional. • Restricciones en el tamaño de los Preventores o el Cabezal. • Agrandar el tamaño del anular de la zona productora para colocar un empaque de grava. • Abrir un bolsillo para realizar un “Sidetrack” • Reducir la severidad del agujero • Agrandar zonas de problemas como fallas. Como el ampliador tiene que pasar por un diámetro reducido, tiene incorporado cortadores expandibles que permanecen colapsados mientras se mete la herramienta en el hoyo. Estos cortadores se expanden utilizando el lodo para generar una presión diferencial. Una vez que el hoyo ha sido ampliado hasta la profundidad deseado, se apagan las bombas permitiendo que los cortadores se colapsen nuevamente dentro del cuerpo de la herramienta para poder sacarla fuera del hoyo. Los ampliadores antes venían con conos pero hoy en día vienen con cortadores PDC. Se pueden utilizar con una guía o con una barrena de menor tamaño al igual que el ensanchador. Otra alternativa posible son las barrenas bicéntricas (por ejemplo 8 ½” X 9 7/8”) que eliminan el riesgo asociado con el ampliador. 3. 2. 5. Conexiones en la Sarta de Perforación El requerimiento principal para una conexión es permitir acoplar un conjunto de tubulares para crear una tubería continua de la longitud deseada. Sin embargo, la conexión también debe considerar ciertos aspectos críticos presentes en la perforación. 1. Debe conectar dos tubos y no desconectarse debido a las actividades normales de perforación.
  19. 19. Sección 3. 2 Pág. 19 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación 2. Debe proveer un sello hidráulico de manera que permita bombear fluido de perforación a alta presión sin presentar fugas. 3. Debe soportar el Torque y Flexión normal de las actividades de perforación debido a la rotación y las patas de perro presentes en el pozo sin partirse o desconectarse. 4. Debe resistir a ser conectada y desconecta continuamente bajo las condiciones de un ambiente de perforación. 5. Debe tener una vida útil razonable. 3. 2. 5. 1. Tipos de Conexiones: FH = Agujero Completo NC = Conexión Numerada IF = Lavado Interno Reg = Regular H-90 = Hughes 3. 2. 5. 2. Resistencia a la Torsión y el Torque de Apriete La resistencia a la torsión de una junta es función de varias variables. Estas incluyen la resistencia del acero, el tamaño de la conexión, la forma de la rosca, la forma del maquinado y el coeficiente de fricción de las superficies a unir. La resistencia a la torsión teórica de una junta se puede determinar a partir de tablas encontradas en la Practicas Recomendadas para una sarta de perforación y limites operacionales” del API. El Torque de apriete se debe basar en aplicar un esfuerzo a la tensión del 50% la resistencia mínima para herramientas nuevas y 60% para las usadas. 3. 2. 5. 3. Concentración de Esfuerzos Durante la perforación, la sarta esta constantemente bajo tensión, compresión y torsión. Cuando la sarta esta en tensión, esta relativamente derecha, sin flexión y el desgaste es mínimo. Cuando la sarta esta en compresión, esta se dobla severamente y las juntas y paredes de la tubería se desgastan contra el hoyo. Adicionalmente, la flexión continua produce fallas por fatiga en el cuerpo de la tubería.
  20. 20. Sección 3. 2 Pág. 20 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Debido a que las juntas son más rígidas y duras, el doblado se concentra en la tubería y las fallas donde se produce el doblado. Los Lastra barrenas también están sujetos a fatiga como resultado del constante doblado que sufren al rotar dentro del hoyo. Sin embargo hay una diferencia, el cuerpo del Lastra barrenas es mucho rígido de la junta y como resultado de esto, la mayor flexión ocurre en la junta. Consecuentemente, la mayoría de las fallas en los Lastra barrenas ocurren en las juntas. Cada vez que un tubular se dobla, las fibras en el exterior del doblez se estiran y colocan en tensión. Las fibras en el interior del doblez son puestas a compresión. Si se rota la pieza cada fibra para de máxima tensión a máxima compresión en cada revolución. Si el nivel de esfuerzo es lo suficientemente alto, defectos menores en la superficie empiezan a crecer en tamaño y profundidad cada vez que son sometidos a tensión. El crecimiento progresivo de los defectos de superficie que los transforma en grietas es llamado falla por fatiga. La falla por fatiga puede ocurrir a pesar de que el esfuerzo que la induce es menor a la mitad de la resistencia del acero. Esto es un asunto de esfuerzos puntuales cercanos a defectos superficiales, llegando a ser suficientes para causar fallas locales. La concentración de esfuerzos es el término empleado para describir la condición de un área sometida a esfuerzos debido al doblado y flexión que ocurre en ella. 3. 2. 5. 4. Ranuras para el alivio de esfuerzos. El comité de estandarización de la API ha establecido una práctica recomendada para realizar ranuras para el alivio de esfuerzos en las juntas. Estas ranuras se localizan cerca de la base del pin y en el fondo de la caja justo después del último hilo de la rosca. La intención de estas ranuras es de aliviar la concentración de esfuerzos en las áreas críticas de doblado/flexión en la caja y el pin del tubular.
  21. 21. Sección 3. 2 Pág. 21 de 21Introducción al Equipo de Perforación Rev. 0.0 Abril 2004 El Sistema de Rotación Esto se hace removiendo los hilos de rosca innecesarios y remplazándolos con contornos lisos y de amplio radio. Es esencial que las superficies de las ranuras de alivio estén libres de marcas de maquinado, y otras muescas.

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