La longitud común de una junta de tubería de perforación oscila básicamente entre los 27 y 30 pies, lo cual se clasifica como Rango 2 (R2). Este artículo analiza los diferentes rangos y los procedimientos de cálculo para el diseño de la sarta.
1. ¿Cuáles son los Rangos Comunes de Longitud?
La sarta de perforación está compuesta por varias secciones de tubería. En la jerga de campo, una "pareja" (stand) consiste generalmente en dos o tres juntas de tubería conectadas, con una longitud total de 60 a 90 pies. Cada junta individual de tubería se denomina "sencillo" (single).
Según el API (American Petroleum Institute), existen tres rangos de longitud para la tubería de perforación:
Rango 1 (R1): Es la longitud más corta, con un rango de 18 a 22 pies. Es más común para dimensionar tubería de producción (tubing) o revestimiento (casing).
Rango 2 (R2): Se considera la longitud estándar para la tubería de perforación, variando entre 27 y 31 pies. Es el más utilizado en la industria.
Rango 3 (R3): Común en tuberías de revestimiento y también desplegado en aplicaciones de perforación en aguas profundas. Su longitud oscila entre 38 y 45 pies.
Ventaja: Al ser más largas, disminuyen el número de conexiones (tool joints) en cada pareja.
Desventaja: La carga ejercida sobre cada conexión es mayor, lo que aumenta el desgaste y reduce la vida útil esperada de la tubería.
2. Cómo realizar el Diseño de la Tubería de Perforación
El diseño de la sarta se realiza de tal manera que la junta superior de cada sección de tubería no se cargue a más del 80% de su resistencia mínima a la fluencia por tensión (Yield Strength) para ese peso y grado particular.
Factores de Carga
La carga total ejercida sobre la junta superior de la tubería consiste en:
Peso de la tubería bajo flotación.
Peso del BHA (Bottom Hole Assembly): Incluye portamechas (drill collars) y tubería pesada (HWDP).
Margen de Sobre-tensión (Margin of Overpull - MOP): Es la cantidad de carga deseada por encima del peso de la sarta en flotación para compensar el arrastre (drag) del pozo y proporcionar capacidad de tracción adicional en caso de que la sarta se pegue. El MOP suele oscilar entre 50,000 y 100,000 lbs.
Ecuación de Diseño
Para determinar la longitud máxima () de tubería que se puede utilizar, se emplea la siguiente lógica:
Donde:
L: Longitud de la tubería de perforación (ft).
W: Peso nominal de la tubería (lb/ft).
Lc / Wc: Longitud y peso de los portamechas (drill collars).
LH / WH: Longitud y peso de la tubería pesada (HWDP).
MOP: Margen de sobre-tensión (lb).
Bf: Factor de flotación (Buoyancy factor).
Y: Resistencia mínima a la fluencia (lb).
En un diseño de sarta con múltiples secciones, la tubería de menor grado (la más débil) siempre se coloca en la parte inferior. El diseño se realiza desde el BHA hacia arriba.
3. Diseño de 3 Secciones Diferentes de Tubería
Cuando se utilizan diferentes grados o pesos de tubería en una misma sarta, el cálculo se divide por secciones:
Primera Sección (La más profunda)
Se calcula la longitud máxima () que puede soportar el peso del BHA (DCs + HWDP) más el margen de seguridad.
Consideración: Se basa en la carga de trabajo () permitida para el grado de acero de esa sección inferior.
Segunda Sección (Intermedia)
La longitud máxima de la segunda sección () situada por encima de la primera se determina considerando que la junta superior de esta sección debe soportar:
El peso del BHA.
El peso de la primera sección de tubería.
El margen de sobre-tensión (MOP).
Su propio peso bajo flotación.
Tercera Sección (Superior)
La longitud de la tercera sección () sigue la misma lógica, asegurando que su junta superior (la que está en la superficie o cerca de ella) no exceda el 80% de su límite elástico bajo la carga total de toda la sarta suspendida más el MOP.
Resumen Operativo: El diseño debe verificarse a varias profundidades, ya que la sección más crítica del pozo a menudo no está en la profundidad total (TD), sino más arriba debido a cambios en el peso del lodo o la configuración de la sarta.
.MAS INFORMACION
- What is The Common Drill Pipe Length Ranges
- How To Perform Drill Pipe Design
- Design Of 3 Different Sections Of Drill Pipes
