El fallo que parece tres problemas diferentes pero no lo es: Dentro de la zona de corrosión más grave de la varilla de perforación.
Pregúntale a un perforador por qué falló una junta de tubería y obtendrás una de tres respuestas: " se agrietó, " " se lavó, " o " se separó." Tres descripciones diferentes. Tres imágenes mentales diferentes. Tres caminos diferentes para solucionar el problema.
Lo que nadie te cuenta hasta que realizan el análisis metalúrgico es que esas tres fallas son la misma. Un solo mecanismo, tres apariencias. Y según una investigación de la división de productos tubulares de la Corporación Nacional de Petróleo de China, ese único mecanismo representa el 70% de todas las fallas en las sartas de perforación.
La ubicación: donde la tubería cambia de forma
Cada tubería de perforación tiene un ensanchamiento interno: una sección más gruesa en cada extremo donde el cuerpo del tubo se une a la junta de la herramienta. El diámetro interno disminuye gradualmente a través de una transición cónica. Ahí radica el problema.
¿Por qué ahí? Por dos razones. Primero, se trata de una discontinuidad geométrica. La sección transversal cambia, la rigidez cambia y la tensión se concentra en el punto de cambio. Bajo la carga combinada de la perforación (tensión axial, flexión, vibración torsional), la zona de transición experimenta la mayor tensión local de toda la junta.
En segundo lugar, se trata de una discontinuidad en el flujo. El fluido de perforación se acelera al pasar por el diámetro interno más estrecho, y el flujo se vuelve turbulento justo en la transición. El flujo turbulento erosiona la superficie. Cualquier recubrimiento protector, cualquier película inhibidora de la corrosión, se desgasta más rápidamente precisamente donde la superficie es más vulnerable.
Aspecto: Grieta, desgaste o separación
El fallo se manifiesta de tres maneras, pero la secuencia siempre es la misma.
Primera etapa: la grieta.Comienza en el fondo de una cavidad, una pequeña fosa de corrosión en la superficie interna, justo en la transición. Esta cavidad actúa como concentrador de tensiones. Bajo carga cíclica, se inicia una grieta por fatiga en el fondo de la cavidad, la cual se propaga. En esta etapa, la tubería parece estar en buen estado desde el exterior. Solo se detectaría mediante una inspección interna.
Segunda etapa: el lavado.La grieta penetra la pared. El lodo de perforación, a miles de PSI de presión, encuentra la grieta y la atraviesa. El flujo de lodo a través de la estrecha grieta es extremadamente rápido, lo suficientemente rápido como para erosionar las paredes de la grieta y ensancharla hasta convertirla en un agujero. Este es el desprendimiento que ven los operadores: una fuga diminuta que aparece repentinamente y crece mientras se observa el manómetro.
Tercera etapa: la despedida.Se conectan varios orificios de lavado. El acero restante entre ellos no puede soportar la carga. La tubería se ha partido. Una junta que parecía estar bien en la conexión anterior ahora está dividida en dos piezas, una de las cuales se encuentra en el fondo del pozo.
La clave está en lo siguiente: para cuando se observa el desprendimiento de material, la grieta ya estaba presente. Y la grieta se originó en una cavidad que, a su vez, se formó por corrosión cuando la tubería se almacenó húmeda.
La causa principal: corrosión que se produce en el bastidor.
Lo que sorprende a la gente es que la corrosión que acaba por romper una tubería de perforación no suele producirse durante la perforación, sino mientras la tubería está almacenada entre trabajos.
Cuando una junta sale del pozo, su interior queda recubierto de lodo de perforación y fluido de formación. Este residuo es corrosivo: contiene cloruros, sulfuros, ácidos orgánicos y oxígeno disuelto. Si la tubería se introduce directamente en el soporte sin limpiarla, este residuo se acumula en el interior del pozo. Allí se seca, se concentra y corroe el acero.
La superficie interna en la transición de la perforación es especialmente vulnerable porque el revestimiento interno —si la tubería lo tiene— suele ser delgado o inexistente en esa zona, desgastado por la turbulencia durante la perforación. Acero desnudo, recubierto de residuos corrosivos y expuesto al oxígeno. Se trata de una celda de corrosión de circuito abierto. El proceso no se detiene hasta que la tubería se introduce de nuevo en el pozo, momento en el que la corrosión por picaduras ya ha comenzado.
La prevención que funciona
No se puede eliminar la concentración de tensiones en la transición de la tubería, ya que es inherente al diseño. Tampoco se puede eliminar el potencial de corrosión del fluido de perforación, ya que es inherente al proceso. Lo que sí se puede controlar es que la tubería se almacene limpia y seca.
El procedimiento es sencillo, pero rara vez se sigue al pie de la letra: lavar el tubo internamente antes de colocarlo en el soporte. Enjuagar con agua dulce para eliminar los residuos del fluido de perforación. Luego, secarlo: hacer pasar aire comprimido por el interior hasta que no salga agua. Para un almacenamiento prolongado, aplicar una capa interna de aceite conservante. Tapar los extremos.
Las tuberías que se almacenan limpias y secas no desarrollan la corrosión que se convierte en grieta, que a su vez se convierte en erosión y que finalmente provoca la rotura. Las tuberías que se almacenan sucias y húmedas están predisponiendo su propia falla.
La detección
Una vez que una tubería está en servicio, la corrosión interna en la transición solo puede detectarse mediante inspección. La inspección externa estándar no la detecta, ya que el daño se encuentra en el diámetro interior. La inspección por fuga de flujo magnético (MFL) detecta la pérdida de espesor de pared por corrosión. La inspección electromagnética detecta grietas. Ninguna de las dos es perfecta en la zona de transición, por lo que los programas de inspección suelen utilizar varios métodos y programar la inspección interna en función de las horas de servicio, en lugar de basarse en el estado visible de la tubería.
La tubería que parecía estar bien por fuera y las partes en la zona de transición no eran una falla misteriosa. Se trataba de una falla por corrosión que se había estado desarrollando durante meses, invisible para cualquiera que no la estuviera buscando.
El panorama general
El 70% de las fallas en la sarta de perforación se deben a un solo lugar, un solo mecanismo y una sola causa raíz prevenible. La grieta, el desprendimiento y la separación son la misma historia contada con diferentes matices. La historia comienza con una tubería mojada en un soporte y termina con una operación de rescate y un pozo perdido.
La solución no reside en una mejor calidad de tubería ni en un programa de inspección más riguroso, aunque ambos ayudan. La solución radica en una disciplina de almacenamiento que reconoce que el interior de la tubería es tan importante como el exterior, y que la zona de transición es fundamental. Límpiela. Séquela. Protéjala. La tubería hará el resto.
