Mantenimiento de barras de perforación

Resumen: Las principales formas de daño en las barras de perforación incluyen surcos en la cara del hombro de la unión, daños severos y corrosión y erosión del cuerpo de la tubería. Este artículo analiza las causas del daño a las barras de perforación durante las operaciones de perforación y ofrece métodos de mantenimiento y uso para proporcionar orientación en el trabajo de perforación, prolongar la vida útil de las barras y prevenir accidentes.

Palabras clave: barra de perforación; mantenimiento; uso; prevención

1. Introducción

La barra de perforación es una parte crucial del equipo de perforación. La columna de perforación, compuesta por barras de perforación, se utiliza para transmitir el par y la presión de perforación, además de ser el canal por el que circula el fluido de perforación. También es esencial para cambiar brocas y manejar incidentes durante la operación. Sin embargo, suele ser la parte más propensa a daños.

2. Esfuerzos y Condiciones de Trabajo de la Barra de Perforación

La columna de perforación es un sistema elástico que soporta cargas de diferentes magnitudes y direcciones que cambian constantemente durante la perforación. Además, las diferentes partes de la columna están sometidas a cargas desiguales. La fricción entre la columna de perforación y la pared del pozo, junto con los posibles atascos, complican aún más las condiciones de esfuerzo.

Durante las distintas operaciones de perforación, la columna está sometida a esfuerzos combinados, tales como esfuerzos de tracción, compresión, torsión y flexión.

La columna de perforación también experimenta vibraciones longitudinales y transversales cuando se deforma por flexión y torsión, lo que genera cargas vibratorias que afectan tanto a la columna como al equipo en superficie.

3. Análisis de Mecanismos y Estado de Daño de la Barra de Perforación

Según los registros de inspección de recuperación de un proyecto en la región de Zhongyuan en 2018, los daños en las barras de perforación se distribuyeron de la siguiente manera:
– 66% de las barras fueron reemplazadas debido a roscas pegadas.
– 2.3% por curvatura del cuerpo de la tubería.
– 35.2% por surcos en las caras del hombro.
– 13.2% por desgaste severo de las roscas.
– 9.6% por daños superficiales en las roscas internas y externas, y el hombro de la unión.
– 5.7% por arañazos en las roscas y el hombro.
– 9.8% por desgaste desigual del diámetro externo de la unión.
– 17.6% por erosión del cuerpo de la tubería, lo que resultó en un espesor insuficiente o fugas.

Basado en el análisis de estos daños, se identificaron las siguientes causas clave:

(1) Causas de Daños Prematuros en las Uniones 1. Las roscas de las uniones no cumplen con los estándares de ajuste, suavidad o dureza superficial, lo que provoca roscas pegadas. 2. La grasa para roscas no es adecuada, lo que impide formar una película protectora. 3. Las roscas y los hombros no se limpian adecuadamente, lo que provoca desgaste y surcos. 4. Desalineación de las roscas durante el ajuste, lo que acelera el desgaste.

(2) Desgaste Excesivo del Diámetro Externo de la Unión Este desgaste es causado por la fricción entre la barra y la pared del pozo o el revestimiento durante la rotación o el movimiento de la barra.

(3) Erosión y Corrosión del Cuerpo de la Tubería El fluido de perforación a alta presión y velocidad erosiona el interior de la barra, y la exposición prolongada a gases corrosivos como el CO₂ provoca corrosión electroquímica.

(4) Daños por Golpes Los daños mecánicos incluyen la curvatura de la barra, impactos en las roscas durante las operaciones, y golpes durante el transporte.

4. Mantenimiento y Uso de las Barras de Perforación

(1) Mantenimiento de las Roscas y Uniones 1. Protección en el Sitio

• Limpiar las roscas antes de usarlas y protegerlas con protectores antes de subirlas a la plataforma. – Usar grasa de alta calidad para las roscas. – Aplicar la grasa uniformemente en las roscas y los hombros. – Asegurarse de que las roscas estén alineadas correctamente al unirlas. – Ajustar las uniones con el par de apriete recomendado por API RP7G.
• Uso de Tecnología de Recubrimiento Antidesgaste: – El recubrimiento puede reducir el desgaste de las uniones y prolongar su vida útil en un 54.8%.
• Inspeccionar las barras antes de su uso. No utilizar barras dañadas o con curvaturas severas. – Evitar golpes fuertes durante las operaciones. – Usar soportes adecuados para evitar la curvatura de las barras al almacenarlas verticalmente. – Transportar las barras con cuidado, utilizando protectores en las roscas.
• Uso de Recubrimientos Internos: – Los recubrimientos internos protegen contra la erosión, la corrosión y el desgaste.

(2) Mantenimiento del Cuerpo de la Tubería 1. Protección en el Sitio

5. Conclusiones y Recomendaciones

Con base en el análisis de las fallas de las barras de perforación, se sugieren las siguientes medidas preventivas:

• Inspección Previa a la Perforación: – Verificar la calidad de las barras antes de su uso, incluyendo la evaluación de material, dureza y tratamiento térmico. – Asegurar una correcta clasificación y almacenamiento de las barras recuperadas.
• Operación Adecuada: – Aplicar uniformemente grasa de alta calidad durante el ajuste. – Evitar daños superficiales en las barras durante las operaciones.
• Uso Científico y Razonable de las Barras: – Asegurarse de que la combinación de barras sea adecuada para evitar puntos de rigidez excesiva. – Seleccionar parámetros de perforación adecuados para evitar vibraciones excesivas y daños por flexión.
• Mantenimiento Regular: – Limpiar regularmente las roscas y el cuerpo de la barra para reducir la corrosión química. – Establecer ciclos de inspección no destructiva para detectar fallas tempranas.

Implementar estas medidas ayudará a prolongar la vida útil de las barras de perforación y reducir el riesgo de fallas durante las operaciones de perforación.

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