Los siguientes son algunos de los principales tipos de fallas y sus causas:
Fatiga por corrosión (uno de los riesgos más comunes)
La combinación de corrosión y tensión alterna es una causa importante de la falla de la tubería de perforación. El mecanismo es que los pozos de corrosión se forman en la superficie exterior de la tubería de perforación en un entorno de fluido de perforación que contiene iones de oxígeno y cloruro. Estos fosos crean concentración de estrés severo en sus fondos. Bajo la carga cíclica posterior, las grietas se inician y se propagan desde los fondos de las fosas, lo que finalmente conduce a fallas (como fugas o fracturas). En los pozos que contienen sulfuro de hidrógeno (H₂S), puede producirse agrietamiento por corrosión bajo tensión aún más peligroso.
2. fatiga mecánica y la concentración de estrés
Simplemente la carga cíclica también puede inducir fatiga. En áreas específicas de la tubería de perforación, la tensión puede concentrarse significativamente debido a razones de diseño o estructurales, convirtiéndose en un "caldo de cultivo" para las grietas por fatiga. Las áreas débiles típicas incluyen:
Zona de transición engrosada: la zona de transición entre el cuerpo de la tubería de perforación y el extremo engrosado tiene un cambio brusco geométrico, lo que la convierte en un área preferida para la concentración de tensiones y el impacto del campo de flujo interno, donde es muy probable que se inicien grietas.
Cerca del
Tubo de taladroArticulación: La tubería de perforación cerca de los collares de perforación experimenta una concentración de tensión significativa debido a la gran deformación por flexión. Además, si el tamaño de la junta de la tubería de perforación no coincide con el grado de acero, reducirá la capacidad de carga de la junta y la resistencia a la fatiga, lo que provocará una fractura.
Operaciones de campo y factores humanos
Las fallas no solo ocurren bajo tierra; las operaciones de superficie también plantean riesgos:
Flexión por sobrecarga: durante el tropezar dentro y fuera del pozo, la operación incorrecta (por ejemplo, el uso de un solo anillo de elevación para levantar la tubería de perforación) puede hacer que la tubería de perforación se someta a cargas combinadas de flexión, cizallamiento y tracción que excedan sus límites, lo que lleva a la fractura por flexión. Esto es particularmente peligroso en pozos ultra profundos.
Desgaste del hilo: el uso prolongado y el enhebrado y desenredado frecuentes pueden causar desgaste en las roscas de la tubería de perforación, reduciendo la resistencia de la conexión.
4. tubo de perforación deformación de flexión
En los pozos ultra-profundos o de gran diámetro, la tubería de perforación se somete a una tensión de flexión significativa bajo enormes cargas de tracción durante períodos prolongados, lo que puede conducir a la deformación plástica (es decir, flexión permanente), afectando gravemente la seguridad operativa posterior.
Principales estrategias de prevención
Optimización de materiales y diseño: seleccione los grados o recubrimientos de acero resistentes al azufre apropiados para entornos corrosivos, y optimice el diseño estructural de las roscas y las zonas de transición engrosadas para reducir la concentración de tensiones. Control operacional: controle estrictamente la trayectoria del pozo para evitar cambios repentinos en el ángulo del dogleg (tasa de cambio de ángulo total); estandarice las operaciones de elevación de superficie para evitar la sobrecarga.
Inspección y gestión de la vida: Llevar a cabo la detección regular de defectos en las tuberías de perforación para evaluar su vida restante. Los estudios demuestran que la vida a la fatiga disminuye bruscamente cuando la tensión en la tubería de perforación excede el 60% de su límite elástico, proporcionando una base para determinar científicamente los ciclos de inspección y los estándares de desguace.
