1. Selección del Diámetro de los Drill Collars (Portamechas)
A menos que exista un problema de pegadura mecánica, generalmente es mejor usar los portamechas de mayor diámetro posible.
Rigidez: Un mayor diámetro significa más rigidez, lo que se traduce en mayor estabilidad direccional y de la mecha.
Menos conexiones: Permiten obtener el peso sobre la mecha (WOB) deseado con menos juntas, acortando el BHA y reduciendo la probabilidad de pegadura diferencial.
Reducción de fatiga: Menor libertad de movimiento lateral en el BHA disminuye el esfuerzo de pandeo (buckling) y la tasa de fatiga de las conexiones.
Factores determinantes: Capacidad de izaje del equipo de perforación, necesidades de control direccional, hidráulica y facilidad de pesca (fishability).
2. Longitud de la Sección de Drill Collars
Los portamechas son la primera sección que se diseña, ya que su tamaño y longitud dictan qué tipo de tubería de perforación (drill pipe) se puede usar. La longitud se determina por el tipo de pozo (vertical, desviado u horizontal) y si se utilizará tubería pesada (HWDP) para proporcionar peso.
3. Selección de Conexiones y Características del BHA
Para cualquier componente del BHA (estabilizadores, motores de fondo, herramientas MWD/LWD, etc.), se deben considerar:
Bending Strength Ratio (BSR): Relación de resistencia a la flexión.
Resistencia a la fatiga: Tipo de rosca, características de alivio de estrés y propiedades del material.
Resistencia torsional.
Diseño de la Rosca
Las roscas con radios de raíz completos (full root radii) maximizan la resistencia a la fatiga. La forma de rosca API NC (V-038R) se considera superior a otras como la API Regular o 5-1/2 Full Hole.
Características de Alivio de Estrés (Stress Relief)
Las conexiones estándar suelen sufrir grietas por fatiga en la raíz de la última rosca engranada. Para mitigarlo, se especifican:
Pin de alivio de estrés: Surco en el pin.
Boreback box: Mecanizado especial en la caja.
Nota: Estas características no se recomiendan en conexiones menores a NC-38 para no debilitar la resistencia a la tensión.
Cold Rolling (Rodillado en Frío)
Este proceso coloca esfuerzos de compresión residuales en la raíz de las roscas, aumentando drásticamente la vida útil a la fatiga. Es altamente recomendado para conexiones del BHA.
4. Diseño de la Resistencia Torsional
Aunque el torque disminuye de arriba hacia abajo, el BHA puede estar sujeto a cargas torsionales extremas si ocurre el fenómeno de "stick-slip". Se debe verificar que la resistencia torsional de la conexión sea mayor al torque operativo esperado, utilizando la fórmula basada en el Torque de Apriete (Makeup Torque):
(Donde 'f' es un factor de conversión según el tipo de rosca y el material).
5. Colocación de Estabilizadores
Los estabilizadores reducen el estrés en las conexiones al limitar el movimiento lateral de los portamechas.
Regla general de espaciado: La posición efectiva de los estabilizadores más allá de la distancia no afecta las capacidades direccionales:
(Ejemplo: En un agujero de 8.5", ).
6. Colocación de las Jarras (Drilling Jars)
La posición de las jarras debe considerarse cuidadosamente, analizando:
Riesgo de pegadura diferencial.
Dirección más probable de impacto requerida.
Posición del "punto neutral" (donde la tensión = 0) bajo el WOB máximo.
Profundidad y ángulo del pozo.
Conclusión: Un diseño de BHA exitoso requiere equilibrar la rigidez necesaria para el control direccional con la flexibilidad necesaria para mitigar fatiga y riesgos de pegadura, siempre bajo un análisis riguroso de las capacidades mecánicas de cada conexión.
MAS INFORMACION
- Drill Collar Size Selection
- Length of Drill Collar Section In BHA Design
- Selecting BHA Connections and Features
- Stabilizer Placement
- Jar Placement
