¿Por qué se rompió la tubería de perforación API? ¿Cómo evitarlo?

Tabla de Contenidos

La forma más temida de falla de la tubería de perforación es la rotura de la tubería de perforación. La fractura de la tubería de perforación en el proceso de guía y perforación direccional y colocación de la tubería causará un impacto grave en el proyecto, no solo la pérdida económica, sino que también afectará el período de construcción, la pérdida de credibilidad, las consecuencias inimaginables. Por lo tanto, como empresa de construcción, debemos aprender a elegir y utilizar la tubería de perforación correctamente; Como fabricante de tubos de perforación, debemos conocer los requisitos especiales de la ingeniería sin zanjas para tubos de perforación, a fin de producir tubos de perforación con alta resistencia, alta elasticidad y alta confiabilidad.

Causas de la falla de la tubería de perforación (principalmente fractura): además de la calidad de la tubería de perforación en sí, la operación incorrecta durante la construcción es la causa principal de la falla de la tubería de perforación.

1. Análisis de las principales formas de falla y causas de la tubería de perforación

The api drill pipe used in trenchless guiding and directional drilling is often subjecting to the action of bending force as well as large pulling force and torsion force. A medida que la tubería de perforación pasa a través de la sección de la curva, se ve forzada a doblarse, con esfuerzos de compresión en el interior del arco y esfuerzos de tracción en el exterior del arco.

A medida que la tubería de perforación gira en la sección de la curva, la barra se somete a una tensión alterna y un esfuerzo de presión, y cuanto menor es el radio de curvatura del pozo, mayor es el esfuerzo alternativo. La investigación muestra que cuando la tensión alterna alcanza un valor determinado, es muy fácil que se produzcan grietas por fatiga en la tubería de perforación. La fisura inicial por fatiga en la tubería de perforación es muy pequeña y difícil de ver a simple vista, pero la fisura por fatiga se desarrolla muy rápido y finalmente aparece como una fractura frágil repentina. Los resultados de las pruebas muestran que la fractura por fatiga de la tubería de perforación bajo tensión alterna es la razón principal de la falla de la tubería de perforación sin excavación. Esta conclusión está respaldada por el hecho de que muchos accidentes de fractura de tubería de perforación ocurren durante la construcción de pozos guía.

En la actualidad, hay muchas empresas profesionales con gran experiencia y alta calidad en el equipo de construcción sin zanjas en nuestro país, pero más equipos temporales sin experiencia ni tecnología de construcción, a menudo ni siquiera se les escucha hablar del radio de curvatura de la tubería de perforación ( o perforación), lo que lleva a la construcción sin zanjas es la principal razón artificial que causa la fractura de la tubería de perforación.

2. Medidas para evitar fallas anormales de la tubería de perforación

De acuerdo con el análisis de las causas de falla de la tubería de perforación, además de la falla causada por el desgaste normal, las causas de falla anormal de la tubería de perforación se pueden dividir en dos aspectos: razones de operación del trabajador y razones de calidad de la tubería de perforación. Por lo tanto, podemos evitar fallas anormales en la tubería de perforación mejorando la calidad de la tubería de perforación y estandarizando la operación.

Introducción al proceso de procesamiento de tubería de perforación
Introducción al proceso de procesamiento de tubería de perforación

3. Mejorar la calidad de la tubería de perforación.

(1) Selección de materiales de tubería de perforación:

Para adaptarse al análisis de tensión de la tubería de perforación direccional y orientada sin zanjas, el cuerpo de la tubería de perforación debe tener una alta resistencia a la tracción, un buen rendimiento de flexión y una buena resistencia al impacto. El material del cuerpo de la varilla debe seleccionarse como tubería de acero sin costura con estructura de aleación de carbono medio. Los elementos de aleación deben contener Cr, Mo y otros elementos para mejorar la resistencia a la tracción y la tenacidad al impacto del material, y Mn, Si y otros elementos para mejorar la elasticidad del material (es decir, el rendimiento a la flexión). En ocasiones también contiene trazas B, V y otros elementos para mejorar la templabilidad de los materiales. Los materiales del cuerpo de varilla comúnmente utilizados son: 36Mn2V, 35CrMo, 42MnMo7, 35CrMnSi, 45MnMoB.

La uniformidad del espesor de la pared y los defectos de rodadura de la tubería de acero sin costura utilizada en el cuerpo de la barra también son factores importantes que afectan la calidad de la tubería de perforación. La situación uniforme del espesor de la pared de la tubería de acero laminado en una acería pequeña es grave, cuando la tubería de perforación tiene una mayor acción de torsión, es fácil en el espesor de la pared delgada de la grieta longitudinal. Algunas tuberías de acero tienen defectos tales como piel gruesa y poros, y la tubería de perforación es fácil de romper o filtrar desde aquí.

Drill pipe joint force is the most complex, joint material high comprehensive mechanical properties. La mayoría de las juntas de la tubería de perforación están hechas de material de barra de 35CrMo o 42CrMo, pero el material de la junta de forja puede mejorar en gran medida sus propiedades mecánicas integrales.

(2) Selección de tecnología de procesamiento:

En la actualidad, la tubería de perforación sin zanjas en China incluye principalmente tubería de perforación forjada integral (denominada tubería de perforación integral), tubería de perforación de soldadura por fricción + recalcado (denominada tubería de perforación de soldadura por recalcado) y tubería de perforación de soldadura por fricción simple (denominada tubería de soldadura por fricción). tubería de perforación).

(3) Procesamiento de la sección de trastornado y engrosamiento:

Ya sea toda la tubería de perforación o la tubería de perforación de soldadura trastornada, la calidad del procesamiento de la sección de transición entre la parte trastornada y la no trastornada es el factor principal que afecta la calidad del trastornado. La sección de transición deberá tener una longitud suficiente y la transición del grosor de la pared deberá ser uniforme, suave y sin arrugas. Para eliminar la tensión en el ITD y mejorar sus propiedades mecánicas, el cuerpo de la varilla debe tratarse mediante recalcado.

(4) tipo de estructura conjunta

a. Canal de dispersión de tensión: los estudios de prueba muestran que la fractura por fatiga de la tubería de perforación direccional y guiada sin zanja bajo tensión de flexión cíclica es el principal modo de falla de la tubería de perforación, y esta falla ocurre principalmente en la raíz de la junta macho o rosca de la tubería de perforación. La concentración de tensión se puede reducir de manera efectiva mediante el diseño de ranuras de dispersión de tensión en la raíz de la junta macho de la tubería de perforación, mejorando así su capacidad de flexión. Además, la resistencia a la flexión de la raíz de la junta de la tubería de perforación se puede mejorar aumentando el diámetro de la rosca, el diseño de la rosca cónica y el radio del fondo de la rosca.

b. Estructura de «doble parte superior»: la llamada estructura de «doble parte superior», es decir, cuando la hebilla macho y hembra de la tubería de perforación se aprieta, el extremo de la hebilla hembra se aprieta con el hombro de la hebilla macho y el hombro interior de la hebilla hembra se aprieta con el extremo de la hebilla macho. La tubería de perforación de estructura de «doble parte superior» es difícil de procesar, pero tiene muchas ventajas en comparación con la tubería de perforación de «parte superior única»:

l Buen efecto de sellado de fugas de fluido de perforación desde el interior hacia el exterior a través de dos superficies de sellado, resistencia a las fugas.

La tubería de perforación de «doble parte superior» proporciona dos hombros resistentes a la torsión con un área de contacto total mayor que la tubería de perforación normal, lo que da como resultado un mayor torque.

l Mejore la vida útil de la tubería de perforación La tubería de perforación común a menudo se debe al desgaste de las juntas, el extremo de la hebilla hembra se vuelve más delgado y la hebilla macho se convierte en una campana, lo que hace que toda la tubería de perforación falle. La tubería de perforación de «doble parte superior» continúa funcionando de manera efectiva en el hombro interno después de que la junta se haya desgastado severamente.

(5) Tratamiento superficial de la hebilla de alambre:

El tratamiento de nitruración de la superficie de la hebilla de alambre puede prevenir eficazmente que se pegue, pero también mejora la resistencia al desgaste de la hebilla de alambre para mejorar su vida útil. El grosor de la capa de nitruración es generalmente de 0,2 a 0,3 mm. Si el espesor es demasiado grande, es fácil que se produzcan grietas por aplastamiento. Si el grosor es demasiado pequeño, el efecto antiadherente es pobre. No se puede nitrurar toda la tubería de perforación y, en cambio, se trata con una capa mucho más pequeña.

(6) Precisión de mecanizado del hilo:

La rosca de la unión debe procesarse con una herramienta de torneado de roscas en un torno CNC para garantizar la intercambiabilidad de la tubería de perforación. El ajuste de la rosca de la unión debe controlarse dentro de un rango razonable para garantizar un buen engrane de la hebilla de alambre.

4. Mejora de la tecnología de la construcción.

(1) Operación estándar:

La tubería de perforación API se debe usar estrictamente de acuerdo con la tensión, el par y el radio de curvatura permitidos de varias tuberías de perforación durante la construcción. Para las empresas de construcción, solo de acuerdo con el uso estándar de la tubería de perforación, para evitar de manera efectiva la falla anormal de la tubería de perforación.

(2) El papel de la barra de transición:

Durante el escariado y el trefilado de tuberías, es probable que el radio de curvatura de la barra de perforación conectada a la broca de escariado sea mucho menor que el radio de curvatura diseñado del orificio de perforación, es decir, r , para que la tubería de perforación en rotación y tensión bajo la acción de una mayor tensión cíclica, de modo que su daño por fatiga, y luego se agriete y se rompa. Este tipo de fractura ocurre en una distancia entre 0,3 y 0,8 m desde la junta macho de la tubería de perforación. Al conectar la barra de transición entre la tubería de perforación común y la broca escariadora, la pequeña transición de curvatura entre la broca escariadora y la tubería de perforación común puede ser soportada por la barra de transición, protegiendo así la tubería de perforación común. Los usuarios a menudo pasan por alto esta función de la varilla de transición, pero es la causa de muchas roturas de tubería aparentemente inexplicables.

(3) Evitar la inestabilidad de la tubería de perforación:

La tubería de perforación es una barra delgada en mecánica, que tiende a volverse inestable bajo presión. Por lo tanto, la tubería de perforación en estado libre debe restringirse en la etapa de construcción del orificio guía para evitar que la tubería de perforación se doble y falle en el proceso de elevación oblicua. La inestabilidad de la tubería de perforación generalmente ocurre en la sección de la tubería de perforación entre el soporte del equipo y el punto de entrada, por lo que la longitud de esta sección debe acortarse tanto como sea posible o deben tomarse las medidas de restricción adecuadas. Para evitar la inestabilidad de la tubería de perforación, la longitud de la sección libre de la tubería de perforación debe ser inferior a 20 veces el diámetro de la tubería de perforación.

(4) El uso de aceite de rosca:

El aceite para roscas de buena calidad puede prevenir eficazmente que se pegue la tubería de perforación, reducir el par de torsión del grillete y reducir el desgaste de la superficie de la hebilla.

(5) El uso de líquido de lavado:

Al perforar en capa de arena y capa de grava, la aplicación de lodo de alta calidad como líquido de lavado. El lodo forma una capa de lodo en la pared exterior de la tubería de perforación, juega un papel lubricante, reduce el par de perforación, reduce el desgaste de la tubería de perforación y juega un papel muy importante en la protección de la tubería de perforación.

(6) Inspección de la tubería de perforación:

Después de que la tubería de perforación se haya utilizado durante un período de tiempo, se debe verificar el desgaste, la flexión y los rayones en la superficie de la tubería de perforación. El desgaste excesivo, la flexión obvia y los rasguños profundos en la superficie deberían eliminarse con el tiempo. En particular, se debe examinar cuidadosamente la condición de desgaste de la sección de transición trastornada, que a menudo es la más propensa a desgastarse y romperse.

Compartir este post

Contact Us

Contáctenos