Los problemas con las varillas de perforación que nadie revisa hasta que algo se rompe: una guía de campo para perforación direccional horizontal.
La perforación direccional horizontal somete a las barras de perforación a un trato mucho más exigente que la perforación vertical. Las barras pasan toda su vida útil en contacto con la pared del pozo, deslizándose a través del suelo y la roca bajo tensión, torsión y flexión combinadas. Salen cubiertas de lodo. Vuelven a entrar. Una y otra vez, durante miles de metros. Y las piezas que fallan primero casi nunca son las que se inspeccionan con regularidad.
Aquí te explicamos qué suele fallar en las varillas de perforación direccional horizontal, dónde buscar y qué hacer antes de que se produzca la avería que paralice la perforación.
Las articulaciones se desgastan primero, y nadie lo ve venir.
La junta de la herramienta —el extremo grueso y abombado donde se conectan las varillas— es la sección de mayor diámetro de la sarta de perforación. También es la sección que está en contacto constante con la pared del pozo. A medida que la sarta gira y avanza, la junta roza contra el suelo, la roca y los detritos. El cuerpo de la varilla, de menor diámetro, flota dentro del pozo. La junta soporta toda la abrasión.
El desgaste de la junta se manifiesta como una reducción del diámetro exterior y una disminución del espesor del hombro en el extremo de la caja. Estos dos valores determinan la calidad de la junta. Cuando el diámetro exterior cae por debajo del mínimo requerido para la calidad, o el espesor del hombro supera el límite de rechazo, la junta se considera inservible, incluso si el cuerpo de la varilla aún se encuentra en buen estado.
Una complicación común: diferentes grados de acero en la misma obra. Una junta G-105 y una junta S-135 del mismo tamaño nominal pueden tener diferentes especificaciones de diámetro exterior mínimo. Al clasificar una sarta mixta, utilice el estándar inferior. Una junta que cumple con los criterios S-135 podría estar por debajo del mínimo G-105. La consistencia garantiza la seguridad. Las conjeturas no.
Qué hacer al respecto:Aplique una capa de soldadura resistente al desgaste (hardbanding) al diámetro exterior de la junta antes de que la varilla entre en servicio. El hardbanding se sacrifica a la pared del pozo en lugar de al acero de la junta. Cuando el hardbanding se desgaste, vuelva a aplicarlo. Esta simple práctica puede duplicar o triplicar la vida útil de la junta. Además, cuando una junta cae por debajo del grado 2, considere cortarla y reemplazarla si el cuerpo del tubo aún está en buen estado. Una junta nueva en un tubo en buen estado cuesta menos que una varilla nueva, y habrá recuperado la mayor parte del activo.
Desgaste de roscas: El problema de torsión que nadie admite
Las roscas de las varillas de los discos duros fallan de dos maneras. La más obvia es el daño mecánico: roscas aplastadas, crestas desconchadas, perfiles deformados por sobrecarga. Estos daños se detectan durante la inspección porque son visibles.
El problema más molesto es la soldadura en frío entre las superficies de los hilos durante el proceso de fabricación. Los hilos se unen a nivel microscópico. Al intentar romper la conexión, el metal se desgarra en lugar de deslizarse. Los hilos quedan rayados, desgastados o completamente atascados.
La causa principal en la perforación direccional horizontal (HDD) es casi siempre la misma: un par de apriete insuficiente en el extremo opuesto del cruce. La sarta de varillas se aprieta en el lado de entrada con el equipo adecuado y el par correcto. En el lado de salida, donde se conecta el escariador o el conjunto de retroceso, el equipo trabaja con las herramientas disponibles. El par aplicado es una fracción del especificado. Cuando comienza el retroceso y la sarta se carga, la conexión con un par insuficiente se aprieta aún más, lo que genera un apriete secundario con un par excesivo e incontrolado. Es entonces cuando se produce el agarrotamiento.
La solución:Utilice equipos de montaje específicos en ambos lados del cruce. Sin excepciones. Aplique compuesto para roscas con un contenido de zinc del 40-60%; esta formulación específica proporciona las características de fricción adecuadas para evitar el agarrotamiento durante el montaje y el desmontaje. Los compuestos a base de zinc también resisten mejor el lavado que las alternativas a base de grafito en condiciones de perforación horizontal dirigida (HDD) húmedas. Y si una conexión se ha agarrotado, no intente repararla. Córtela y vuelva a roscarla. El costo de una conexión agarrotada que se atasca durante la extracción es la pérdida de un orificio.
Las grietas que no puedes ver
Las grietas en el cuerpo de la varilla de perforación direccional se concentran en un punto predecible: la zona de transición deformada. Esta es la sección cónica donde el cuerpo del tubo se engrosa para unirse a la junta de la herramienta. Es la región de mayor tensión en la varilla porque es donde cambia la sección transversal, lo que genera una concentración natural de tensiones.
La causa es la flexión. Una sarta de varillas de perforación horizontal dirigida (HDD) sigue una trayectoria curva. Si la curva del orificio piloto es más pronunciada de lo previsto (un codo, una corrección brusca, una curvatura muerta), las varillas que atraviesan esa sección experimentan momentos flectores muy superiores a su límite de diseño. Lo mismo ocurre durante el escariado si el orificio ampliado es irregular y crea un ángulo entre el escariador, la sarta de varillas y el eje del orificio.
Las grietas por fatiga por flexión se inician en la superficie de la zona de transición y crecen hacia el interior con cada ciclo. Para cuando son visibles a simple vista, ya son lo suficientemente profundas como para ser peligrosas.
Detección:La inspección por fuga de flujo magnético (MFL) es la herramienta principal para detectar grietas en el cuerpo de la varilla. Realice una inspección MFL en cada varilla después de cada perforación importante o según un calendario preestablecido. La MFL tiene puntos ciegos: la zona de transición de la recalcación, la cara del hombro y el diámetro exterior de la junta. Estas áreas requieren una inspección complementaria por partículas magnéticas (MT). Limpie las varillas minuciosamente antes de la inspección; el lodo, la cascarilla y el óxido generan señales falsas que ocultan defectos reales.
Rostros de focas: Menos críticos, pero aún relevantes
La perforación direccional horizontal (HDD) opera a una presión de lodo relativamente baja en comparación con la perforación profunda de petróleo y gas; normalmente, entre 15 y 30 metros de columna de agua a temperatura ambiente. Las superficies de sellado de las juntas de las herramientas de HDD no necesitan soportar miles de PSI.
Esto significa que los daños menores en la superficie del sello (pequeñas protuberancias, picaduras superficiales) se pueden corregir con una lima y volver a poner la tubería en servicio. Las picaduras o grietas profundas que atraviesan la superficie del sello desde el diámetro interior hasta el exterior deben rechazarse y repararse. El estándar es menor que en la industria petrolera, pero no nulo. Una superficie de sello que presenta fugas de lodo durante la perforación reduce la velocidad anular en la broca, compromete la limpieza del pozo y puede provocar la obstrucción del espacio anular y el atascamiento de la tubería.
Un problema específico de la perforación horizontal dirigida (HDD): el lodo que queda dentro del orificio de la varilla después del trabajo. A diferencia de los pozos verticales, donde la gravedad drena la tubería, las varillas horizontales atrapan lodo residual. Tras varias semanas de almacenamiento, ese lodo se seca y se endurece. Reiniciar un pozo con una varilla parcialmente obstruida restringe el flujo, aumenta la presión de la bomba y puede provocar una fuga en la conexión. Limpie cada varilla con aire comprimido y agua limpia después del trabajo. Tape los extremos.
La regla de asignación
No todas las bielas de la flota son iguales. Algunas tienen mayor longitud. Algunas han pasado por perforaciones más duras. Algunas tienen juntas que se acercan a su límite de resistencia.
Al planificar una perforación, asigne sus mejores varillas a las operaciones de mayor tensión: escariado y tracción. Estas fases generan las mayores cargas combinadas de tensión, torsión y flexión. Las varillas en la parte delantera de la sarta, las más cercanas al escariador, son las que soportan la mayor carga. Coloque sus varillas de mayor calidad en esas posiciones. Utilice las varillas en buen estado, aunque más antiguas, para el orificio piloto, donde las cargas son menores y las consecuencias de una falla son menos graves.
No se trata de favorecer unas bielas sobre otras, sino de adaptar su estado a la severidad de la carga para que toda la flota envejezca aproximadamente al mismo ritmo. Controle cada biela, conozca su grado y asígnela según corresponda.
