El artículo aborda la problemática del "twist-off" (torsión o rotura por torsión) en la sarta de perforación, que se define como la separación o el quiebre de la tubería debido a una fuerza de torsión excesiva que supera la resistencia del material, o por la combinación de un torque normal con un punto débil preexistente. Este tipo de falla es un problema costoso y común en la industria, ya que interrumpe la circulación y requiere operaciones de pesca (fishing) para recuperar la sarta de fondo (BHA).
1. Indicadores de "Twist-Off" (Síntomas)
Antes o inmediatamente después de un twist-off, el perforador notará varios cambios críticos en los parámetros de la perforación:
* Pérdida de Peso: Reducción o pérdida repentina del peso de la sarta de perforación en la superficie.
* Pérdida de Penetración: La broca deja de avanzar o la tasa de penetración (ROP) disminuye a cero.
* Cambios en la Presión de Bombeo:
* Reducción de Presión: Si el quiebre es una rotura limpia sin obstrucción inmediata.
* Aumento en la Velocidad de la Bomba: Si se mantiene el caudal, pero la presión disminuye, el operador compensa aumentando la velocidad de la bomba.
* Cambios en el Torque y la Velocidad Rotatoria:
* Reducción del Torque de Perforación: El torque cae abruptamente porque la tubería en superficie ya no está transmitiendo la rotación al BHA y la broca.
* Aumento de la Velocidad Rotatoria: La velocidad de rotación (RPM) puede aumentar ya que se reduce la resistencia al giro de la columna.
2. Causas Raíz del "Twist-Off"
Las fallas por twist-off rara vez son causadas únicamente por una aplicación excesiva de torque; casi siempre son el resultado de un problema subyacente que debilita el metal o restringe el movimiento de la sarta.
A. Fallas Relacionadas con el Torque y el Eje
* Torque Excesivo (> 80 Klbf . ft): Ocurre cuando la fuerza de corte inducida por el torque supera la resistencia máxima del material, lo que es común en pozos direccionales y horizontales.
* No Uniformidad de la Rotación: Cuando la mesa rotatoria acelera o desacelera rápidamente, el BHA en el fondo experimenta un torque de fricción diferente, causando un esfuerzo torsional no uniforme.
* Restricción del Movimiento (Pega de Tubería): Si la tubería se pega o queda empaquetada (pack-off) por un volumen excesivo de recortes, la rotación de la superficie se aplica a la sección pegada sin poder girar. Esto concentra todo el torque en un punto débil o en la conexión más cercana, provocando el twist-off.
B. Fallas Relacionadas con la Integridad del Material
* Fatiga del Metal: Es la causa más común de quiebre. La fatiga se produce por ciclos repetidos de tensión (stress reversals) en la tubería, especialmente en secciones curvadas o con altas desviaciones. El desgaste y los rasguños en el cuerpo de la tubería crean puntos débiles donde las microfisuras se forman y se agrandan bajo el esfuerzo constante.
* Lavado o Erosión (Washout): La erosión interna causada por la circulación de fluidos puede adelgazar la pared de la tubería, generalmente cerca de la unión o tool joint. Esto crea un punto de baja resistencia donde el torque normal puede causar la rotura.
* Daño Preexistente: La tubería que ha sido sometida a manejo brusco o que tiene cicatrices por el uso de tong dies defectuosos presenta defectos superficiales.
C. Fallas Relacionadas con la Conexión (Uniones)
* Torque de Apriete Incorrecto (Make-up Torque):
* Torque Insuficiente: Si la conexión no se aprieta lo suficiente, esta puede apretarse más abajo en el pozo al alcanzar un alto torque. Esto genera una tensión desconocida, lo que puede resultar en sobretorque y falla.
* Torque Excesivo: Puede dañar las roscas y comprometer la capacidad torsional.
* Junta Defectuosa: El uso de juntas o subs defectuosos, con dimensiones inconsistentes o con un factor de fricción de grasa (dope) inadecuado, puede llevar a una mala conexión.
3. Medidas de Prevención y Mitigación
Para evitar el costoso problema del twist-off, las operaciones de perforación deben enfocarse en el mantenimiento de la tubería y el control riguroso de los parámetros:
* Inspección Rigurosa de la Tubería: Implementar un programa de inspección exhaustivo de los tool joints y el cuerpo de la tubería. Reemplazar inmediatamente cualquier tubería con daños, corrosión o desgaste que reduzca significativamente su capacidad.
* Control de Parámetros Hidráulicos: Asegurar una limpieza de pozo efectiva manteniendo una velocidad anular y un régimen de flujo de lodo adecuados para evitar la acumulación de recortes que causan pack-offs y el aumento errático del torque.
* Control del Torque de Apriete: Aplicar el torque de apriete máximo recomendado (generalmente 60% de la capacidad de torsión para conexiones API) y verificar el factor de fricción de la grasa utilizada.
* Control de la Vibración: Monitorear y mitigar las vibraciones laterales y axiales de la sarta, que son una fuente importante de fatiga.
* Perforación en Formaciones Inestables: Controlar la tasa de penetración (ROP) y dedicar tiempo adecuado para la circulación y limpieza al atravesar formaciones inestables o fracturadas.
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