Tubería de Perforación API 5DP

¿Qué es la tubería de perforación API 5DP?

La tubería de perforación API 5DP es un tipo de tubería OCTG, una tubería roscada en el extremo posterior que se utiliza para conectar el equipo de perforación de superficie al molino o al conjunto de fondo de pozo en la parte inferior de la plataforma de perforación.
Su propósito es transportar el lodo de perforación a la broca y coordinarse con esta para elevar, bajar o rotar el conjunto de fondo de pozo. La tubería de perforación debe ser capaz de soportar presiones externas significativas, torsión, flexión y vibración.
En la exploración de petróleo y gas y la producción de minerales, la tubería de perforación API 5DP puede reutilizarse varias veces y es un componente indispensable en las operaciones de perforación.
Por ejemplo, el acero S135 requiere un límite elástico de ≥135 ksi (aproximadamente 931 MPa), lo que la hace adecuada para operaciones de pozos ultraprofundos.

Rango de tamaños de tubería de perforación API 5DP

1. Rango de tamaños

2 3/8" a 5 1/2" (60,3 mm a 139,7 mm).

2. Rango de espesores

6,5 mm a 12,7 mm

3. Longitud

R1, R2, R3.

La longitud Ranger 1 (R1) es la más corta y se utiliza con mayor frecuencia para dimensionar tuberías de producción o tuberías de revestimiento, con un rango de 18 a 22 pies (5,5 a 6,7 m).
La longitud Ranger 2 (R2) se considera la longitud estándar para tubería de perforación y varía de 27 a 31 pies (8,2 a 9,4 m).
La longitud Ranger 3 (R3) es común en tuberías de revestimiento y también se utiliza en aplicaciones de perforación en aguas profundas. Su mayor longitud reduce el número de uniones de tubería por tubería de perforación.

Grado de acero para tubería de perforación API 5DP

El API 5DP está diseñado específicamente para tubería de perforación y especifica grados de material como E75, X95, G105 y S135 (el número representa el límite elástico mínimo en ksi). Las diferencias radican principalmente en el límite elástico, la resistencia a la tracción y la tenacidad:

1. E75

Límite elástico ≥ 75 ksi (517 MPa) y se utiliza principalmente en pozos someros o convencionales.

2. X95

Límite elástico ≥ 95 ksi (655 MPa), adecuado para operaciones en pozos de profundidad media.

3. G105

Límite elástico ≥ 105 ksi (724 MPa), adecuado para pozos profundos y entornos operativos de alta intensidad.

4. S135

Límite elástico ≥ 135 ksi (931 MPa), adecuado para pozos ultraprofundos, pozos de alta presión y formaciones complejas.

Propiedades mecánicas de la tubería de perforación API 5DP

Requisitos de propiedades mecánicas para diferentes grados de tubería de perforación API 5DP:

Cuerpo de la tubería	Calidad	Límite elástico Mín.	Límite elástico Máx.	Resistencia a la tracción Mín.	Elongación	Impacto Charpy
	E75	75000 Psi / 517 MPa	1E+05 Psi / 724 MPa	1E+05 Psi / 689 MPa	625000A0 .2/U0.9	Promedio 80 J Simple 65 J
	X95	95000 Psi / 655 MPa	1E+05 Psi / 862 MPa	1E+05 Psi / 724 MPa		Promedio 80 J Simple 65 J
	G105	1E+05 Psi / 724 MPa	1E+05 Psi / 931 MPa	1E+05 Psi / 793 MPa		Promedio 80 J Simple 65 J
	S135	1E+05 Psi / 931 MPa	2E+05 Psi / 1138 MPa	1E+05 Psi / 1000 MPa		Promedio 80 J Simple 65 J
Zona de soldadura	Unión de herramientas	1E+05 Psi / 827.4 MPa	-	1E+05 Psi / 965.3 MPa	≥13%	HBW ≥285 Promedio 80 J Simple 65 J
	E75	75000 Psi / 517 MPa	-	1E+05 Psi / 689 MPa		Promedio 40 J Simple 27 J
	X95	88000 Psi / 609 MPa	-	1E+05 Psi / 712 MPa		Promedio 40 J Simple 27 J
	G105	95000 Psi / 655 MPa	-	1E+05 Psi / 724 MPa		Promedio 40 J Simple 27 J
	S135	1E+05 Psi / 724 MPa	-	1E+05 Psi		Promedio 40 J Simple 27 J

Proceso de fabricación de tuberías de perforación API 5DP

Las tuberías de perforación se fabrican en estricta conformidad con la norma API 5DP. Su fabricación es un proceso rigurosamente controlado, diseñado para garantizar que el producto final cumpla con los rigurosos estándares requeridos para las operaciones de perforación.

Proceso de Fabricación de Tuberías de Perforación API 5DP

Selección de materiales → Conformado de la tubería → Tratamiento térmico → Temple y revenido → Recalcado de extremos → Soldadura de juntas → Inspección y pruebas → Marcado y recubrimiento.

Tipos de tuberías de perforación según la especificación API 5DP

1. Tubería de perforación estándar

El tipo más común de tubería de perforación.
Se utiliza para la perforación convencional en entornos terrestres y marítimos.

2. Tubería de perforación de peso pesado (HWDP)

La HWDP es más gruesa y pesada que la tubería de perforación estándar, y está diseñada para aumentar el peso de la sarta de perforación, reducir el pandeo y mejorar la estabilidad.
Se utiliza para la perforación direccional y pozos de alcance extendido.

3. Tubo de perforación de barrena

El tubo de perforación de barrena presenta ranuras en espiral para reducir la fricción y el desgaste durante la perforación. Se utiliza en operaciones donde la reducción de la fricción es crucial.

4. Tubo de perforación cuadrado

El tubo de perforación cuadrado es menos común y presenta una sección transversal cuadrada, lo que proporciona mayor rigidez. Se utiliza en escenarios de perforación específicos que requieren una sarta de perforación rígida.

5. Tubo de perforación hexagonal

El tubo de perforación hexagonal tiene una sección transversal hexagonal para mayor resistencia a la torsión. Se utiliza en operaciones de perforación de alto torque.

Conexiones para tubos de perforación API 5DP

Las conexiones entre las secciones del tubo de perforación son fundamentales para mantener la integridad de la sarta de perforación. El tubo de perforación API 5DP tiene varios tipos de conexión:

1. Conexión de flujo interno (IF)

Este diseño de perfil interno de flujo reduce la caída de presión y la turbulencia, lo que lo hace adecuado para pozos de alta presión.

2. Conexión de pozo completo (FH)

Esta conexión presenta un mayor diámetro de pozo y conductos de fluido más grandes, lo que la hace adecuada para pozos profundos y transporte de lodo de alto flujo.

3. Conexión API convencional (API REG)

Esta conexión ofrece una amplia gama de aplicaciones y es robusta y duradera. Se utiliza comúnmente en operaciones de perforación estándar.

4. Conexión numérica (NC)

Este diseño de alto torque se utiliza comúnmente en pozos profundos, formaciones duras y condiciones de perforación complejas.

Diferencias entre las tuberías de perforación API 5D y API 5DP

Tanto API 5D como API 5DP son estándares para tuberías de perforación desarrollados por el Instituto Americano del Petróleo (API). Para abordar las deficiencias de API 5D y proporcionar una especificación integral que cubra todo el ciclo de vida de la tubería de perforación, API lanzó API 5DP para reemplazar a API 5D.

En resumen, las principales diferencias entre ambos son:

1. API 5D

Un estándar anterior que solo regula el cuerpo de la tubería de perforación (materia prima), controlando principalmente las dimensiones, la composición química y las propiedades mecánicas básicas.

2. API 5DP

Una norma mejorada que abarca toda la tubería de perforación terminada, incluyendo el cuerpo de la tubería, las soldaduras, las uniones y los requisitos de inspección final, adaptándose mejor a las condiciones operativas reales.

Resumen

La tubería de perforación API 5DP es una herramienta indispensable y crucial en la perforación de petróleo y gas. Sus estrictas calidades de material, estándares dimensionales, requisitos de propiedades mecánicas, así como procesos de fabricación estandarizados y diseños de uniones, garantizan operaciones de perforación seguras y eficientes.