El Drill Collar (DC) o portamechas es una herramienta esencial en los equipos de perforación. Cumple múltiples funciones, siendo la principal proporcionar peso sobre la mecha (barrena) para permitir una perforación eficiente y dar estabilidad a la sarta.
1. Definición de Drill Collar
Un Drill Collar es un tubo de acero de pared gruesa y pesado, con conexiones roscadas mecanizadas (no soldadas) en ambos extremos. Están diseñados para soportar las condiciones de fondo del pozo mientras están bajo estados de compresión y tensión.
En el diseño del BHA (Bottom Hole Assembly), los ingenieros colocan los DCs por debajo de la tubería de perforación convencional (drill pipe) o de la tubería pesada (HWDP), justo arriba de la mecha, ya que son el componente predominante del ensamblaje de fondo.
2. Proceso de Fabricación
Los portamechas se fabrican a partir de una aleación de cromo-molibdeno denominada 4140.
Tratamiento térmico: Son tratados térmicamente y templados en toda su longitud para alcanzar una dureza Brinell de 255 a 341, cumpliendo con las especificaciones API Spec 7-1.
Mecanizado: El orificio interno (bore) se mecaniza con precisión para asegurar una rotación equilibrada y suave.
Longitudes: Generalmente vienen en dos rangos:
Rango 2: 9.15 – 9.76 m (30 – 32 pies).
Rango 3: 12.8 – 13.27 m (42 – 43 pies).
Variaciones: También pueden fabricarse con acero no magnético o con ranuras espirales en la superficie exterior para mejorar el flujo del lodo.
3. Funciones de los Drill Collars
Las funciones principales son:
Proporcionar Peso sobre la Mecha (WOB): Es vital para el rendimiento del corte.
Estabilidad Rotacional: Minimiza problemas de vibración, tambaleo (wobbling) y saltos de la sarta.
Resistencia a la Compresión: Proporcionan la robustez necesaria para trabajar bajo carga de compresión.
Control Direccional: Al ser rígidos, ayudan a mantener el BHA recto para perforar pozos verticales o seguir la trayectoria deseada.
Mantener la sarta en tensión: Al colocar el peso en el fondo, permiten que el resto de la tubería de perforación (que es más delgada) trabaje bajo tensión, reduciendo fallas por fatiga y pandeo.
Efecto de Péndulo: Ayudan a corregir la desviación del pozo.
Reducción de problemas del pozo: Ayudan a minimizar la formación de "patas de perro" (doglegs), escalones (ledges) y asientos de llave (keyseats).
4. Especificaciones Técnicas
Se identifican mediante los siguientes parámetros:
OD (Diámetro Exterior): Ejemplos comunes: 9 1/2", 8", 6", 4 3/4".
ID (Diámetro Interior): Ejemplos: 3 1/2", 3", 2 1/2", 2 3/8".
Longitud: Usualmente Rango II.
Material: Acero o Monel (no magnético).
Conexión: Tipo de rosca (ej. 6 5/8" REG).
5. Tipos de Drill Collars
A. Tipo Liso (Slick Type)
Es el más común y el que se ha usado desde los inicios. No tiene características externas especiales. Su función principal es añadir peso y estabilidad.
B. Tipo Espiral (Spiral / Anti-wall Stick)
Al perforar ciertas formaciones, los DCs de gran diámetro pueden quedarse pegados contra la pared del pozo debido a la pegadura por presión diferencial. Esto ocurre en formaciones porosas con alta presión de lodo.
Solución: Se mecanizan ranuras espirales en la superficie del portamechas para reducir el área de contacto con la pared del pozo (hasta un 40% menos de área de contacto).
Nota: Esto reduce el peso por unidad de longitud en aproximadamente un 4%.
C. Tipo Cuadrado (Square Type)
Tienen una sección transversal cuadrada. Se utilizan principalmente en formaciones con tendencia a pozos desviados (crooked hole formations).
Ventajas: Proporcionan máxima estabilización, gran resistencia a la flexión (rigidez) y disminuyen vibraciones axiales.
Desventajas: Son caros de mantener, generan un torque rotativo muy alto, muelen los recortes de perforación convirtiéndolos en finos (lo que aumenta costos de tratamiento de lodo) y son difíciles de recuperar en operaciones de pesca (fishing).
D. Tipo No Magnético (Non-Magnetic)
Fabricados con acero de aleación especial (Monel). Su objetivo es aislar los instrumentos de medición direccional (como el MWD) de la distorsión magnética causada por el acero de la sarta de perforación.
Cuidado especial: El material es más susceptible al "agarrotamiento" (galling) de las roscas, por lo que requieren un torque y manejo muy cuidadoso.
6. Facilidades de Izaje y Conexión
Debido a su peso y superficie lisa, los DCs requieren accesorios especiales:
Cuellos de Elevador (Elevator Recesses): Espacios mecanizados cerca de los extremos para que el elevador y las cuñas puedan sujetarlos con seguridad.
Niple de Izaje (Lifting Nipple): Se enrosca en el extremo superior para permitir el levantamiento si el DC no tiene cuello de elevador.
Grampa de Seguridad (Safety Clamp): Se coloca alrededor del DC por encima de las cuñas para evitar que la herramienta se deslice y caiga por el pozo si las cuñas fallan.
MAS INFORMACIÓN
- Definition of Drill Collars
- Drill Collars Function
- Drill Collar Specifications
- Drilling Collar Types
- Lifting & Making Up Facilities For Drill Collars
- References & Related Papers
