Tubería de perforar

Abstract

La tubería de perforar fue introducida en la perforación con el nuevo sistema de perforación rotativa. Alrededor del año 1900 fue usada la primera tubería de perforar de tubos soldados (con costura), de bajo contenido de carbón, con roscas tipo V. Estos tubos no usaban juntas especiales sino copies simples y cortos. Dichos tubos tuvieron muchas fallas y solo se podían usar en terrenos blandos no consolidados y de poca profundidad. Su principal falla fue el no poder resistir los esfuerzos de torsión. Se rompían por la soldadura y en los copies por la tensión. Como las roscas eran numerosas y en plano vertical, las enroscadas de los tubos tomaban demasiado tiempo y eran dificultosas. Para eliminar esta serie de fallas se comenzó una era de constante desarrollo en el diseño de la tubería de perforar. El primer paso consistió en la aplicación de juntas especiales (tool-joints) llamadas Whittier, que se aplicó por primera vez en 1910. Las juntas consistían en un pin y una caja que se colocaban en los extremos de los tubos de perforar; de acero de bajo contenido de carbón, con rosca V y de una densidad de 11 hilos por pulgada. 3e colocaban en frío. Estas juntas fueron mejoradas consiguiéndose eliminar una serie de problemas. Como el desarrollo de la perforación exigía cada vez mayores profundidades, los problemas de perforación también aumentaron y exigieron un ritmo acelerado de desarrollo. Así los tubos de perforar con costura fueron cambiados por tubos sin costura y de mayor longitud. El acero fue mejorado por una serie de metales en aleación. El contenido de carbono fue aumentado progresivamente y de esta manera, la flexibilidad y la resistencia de los tubos de perforar. Sin embargo. las fallas en los tubos de perforar continuaron, pero ya más reducidas y localizadas en ciertas partes de los tubos. Así quedó demostrado que las fallas se producían directamente en las roscas. En Texas y Luisiana se introdujo otro tipo de junta, el llamado "Hickman". Esta dio buenos resultados, pero dio mucho trabajo en las enroscadas y desenroscadas que fue abandonada completamente después de un cierto tiempo. En la fabricación de las roscas se hizo uso del arseniamiento de las mismas y dejando blando las roscas del box. Las primeras y últimas roscas fueron redondeadas. Esto dio como resultado que los esfuerzos se distribuyeran en forma más uniforme. Pero las fallas continuaron, y las roturas se producían principalmente en las bases de las juntas o las roscas se rompían produciendo las pescas. Los estudios demostraron que estas fallas prevenían de dos cosas: 1) Del diseño de las roscas. Que, en el corte de las roscas, como eran de tipo V, el cuchillo del torno ejercía una fuerza de cuña sobre el tubo produciendo unas fisuras microscópicas ya sean horizontales o verticales al eje del tubo y estas fisuras con la vibración en el trabajo producían la rotura de las roscas. 2) La rotura en el fin del copie. Que era producida por un área de debilitamiento y por las vibraciones ondulatorias de la perforación, produciendo fatiga en el metal y por consiguiente la rotura en la última rosca. Gracias a estas experiencias se dio el primer gran paso en el mejoramiento en los tubos de perforar. Alrededor de 1963 se comenzó la introducción del engrosamiento de las paredes en los extremos de los tubos en la parte interior dando lugar al llamado recalcamiento interior o internal upset. Este engrosamiento de las paredes llegó a un continuo desarrollo hasta 2 veces el espesor de la pared del tubo. Al mismo tiempo fue introducida la rosca API en vez del tipo "V". Además, para facilitar el enroscado y para que sea completamente uniforme el ajuste y los esfuerzos uniformes en todas las roscas, el enroscado fue diseñado en forma cónica dando una pendiente al plano del enroscado de 3/4 pulgada por pie. El número de roscas fue reducido a 8 hilos por pulgada dando así una mayor facilidad de manejo en los trabajos y fácil enroscada. El tipo de tubería de perforar con recalcamiento interno o internal upset, dio muy buen resultado en los diámetros de 4" OD o mayores. Pero en menores dio dificultades por la gran pérdida de presión debido a la fricción del fluido de perforar. En consecuencia, se tuvo que usar bombas de lodo de gran potencia. La necesidad de economía exigía que estos tubos menores de 4 pulgadas de OD no se usaran. Esto dio origen al diseño de tubos de perforar con engrosamiento exterior en las partes de las roscas donde se colocan las juntas (pin y caja), denominados External Upset. Estos dieron muy buen resultado, especialmente en los diámetros menores de 4 pulgadas OD, porque en los mayores las pérdidas de presión son despreciables y mínimas. Así se generalizó en la industria el tipo External Upset hasta 4 pulgadas de OD e Internal Upset en las mayores. En 1935 comienza el uso de la rosca Acmé (ver dibujo N°1) para la colocación de las juntas. Las juntas pin y caja) fueron colocadas en caliente que al enfriar se contraían fuertemente y las paredes de las roscas se unían herméticamente evitando la penetración del fluido de perforar que producía efectos de corrosión.