El pandeo (buckling) es un fenómeno físico que ocurre cuando una sarta de perforación se somete a una carga de compresión excesiva, causando que la tubería se doble o se curve dentro del pozo. Este es uno de los límites operacionales más importantes, ya que el pandeo severo puede provocar fallas catastróficas.
1. ¿Por qué ocurre el pandeo?
La sarta de perforación es extremadamente larga y delgada en relación con su longitud. Aunque el acero es fuerte, bajo cargas de compresión (como el peso aplicado a la barrena), la tubería pierde su estabilidad rectilínea.
El pandeo generalmente comienza en la parte inferior de la sarta (donde la compresión es máxima) y se desplaza hacia arriba a medida que se incrementa el peso sobre la barrena (WOB).
2. Tipos de Pandeo
Existen dos etapas principales de pandeo que un perforador debe comprender:
A. Pandeo Sinusoidal (Pandeo de Primer Grado)
También conocido como pandeo "en forma de S".
Mecanismo: La tubería se curva y toca las paredes del pozo de forma serpenteante.
Efecto: Aumenta ligeramente el torque y el arrastre (drag), pero la tubería aún puede rotar y transmitir peso de manera relativamente efectiva.
Nivel de riesgo: Bajo a moderado, pero es una advertencia de que se está alcanzando el límite.
B. Pandeo Helicoidal (Pandeo Espiral)
Ocurre cuando la carga de compresión supera el Límite de Pandeo Helicoidal.
Mecanismo: La tubería se enrolla como un resorte o sacacorchos contra la pared del pozo.
Efecto: Se genera una fuerza normal masiva contra la pared del pozo, lo que puede causar un bloqueo por fricción (lock-up). En este punto, por más que se baje la sarta en superficie, el peso no llega a la barrena.
Nivel de riesgo: Crítico. Puede causar fatiga acelerada, fallas en las conexiones y "twist-offs".
3. Factores que Influyen en el Pandeo
El artículo destaca varios elementos que determinan cuándo una sarta comenzará a pandearse:
Diámetro del Pozo vs. Diámetro de la Tubería: Cuanto mayor sea el espacio anular (pozo muy ancho o tubería muy delgada), más espacio tiene la sarta para pandearse.
Inclinación del Pozo: Curiosamente, es más difícil pandear una tubería en un pozo horizontal que en uno vertical, ya que la gravedad ayuda a "acostar" la tubería contra la pared inferior, estabilizándola.
Rigidez de la Tubería: Los portamechas (drill collars) son mucho más resistentes al pandeo que la tubería de perforación estándar debido a su grosor de pared.
Densidad del Lodo: El efecto de flotabilidad reduce el peso efectivo de la sarta, lo que altera las fuerzas de compresión.
4. Consecuencias en la Operación
Falla por Fatiga: El pandeo helicoidal mientras se rota la sarta somete al acero a ciclos de esfuerzo extremo que terminan por fracturar la tubería.
Interferencia con el MWD: Las vibraciones y la flexión extrema pueden dañar los componentes electrónicos de las herramientas de medición direccional.
Imposibilidad de deslizar: En pozos direccionales (perforando con motor), el pandeo impide que la sarta "deslice" hacia adelante, deteniendo el progreso.
5. Estrategias de Mitigación
Para prevenir o controlar el pandeo, el Drilling Manual recomienda:
Uso de HWDP (Heavy Weight Drill Pipe): Colocar tubería de pared gruesa en la zona de transición entre los drill collars y la tubería de perforación.
Modelado de Torque y Arrastre: Utilizar software antes de perforar para predecir las cargas críticas de pandeo.
Optimización del BHA: Minimizar el uso de componentes delgados en zonas de alta compresión.
Reducción del WOB: Si se detectan signos de pandeo (fluctuaciones de torque o falta de avance), se debe reducir el peso inmediatamente.
