Una guía completa sobre los grados de acero para tuberías de perforación

La tubería de perforación es una herramienta utilizada en proyectos de exploración de petróleo, gas y geología. El cuerpo de la varilla está fabricado principalmente con tubos de acero sin costura de aleación de medio carbono, como 36Mn₂V, 35CrMo, 42MnMo₂ y otros tipos de acero, que ofrecen alta resistencia a la tracción y al impacto. La unión está fabricada con acero estructural de aleación, y su rendimiento general se mejora mediante tratamientos térmicos (como el tratamiento de templabilidad).

La tubería de perforación es una tubería OCTG. Es un material clave para la conexión de brocas y herramientas de perforación. Debido a las diferentes profundidades y complejidades de perforación, se requieren tuberías de perforación de diferentes materiales y grados de acero para cumplir con los requisitos de perforación.

Método de clasificación del grado de acero de la tubería de perforación
La clasificación del grado de acero de la tubería de perforación adopta principalmente la especificación API (Instituto Americano del Petróleo). La especificación API estipula el tamaño, la dureza, la composición del material y otros estándares de la tubería de perforación, para que el equipo de perforación pueda elegir la tubería de perforación adecuada para diferentes entornos geológicos.

Existen muchos grados de acero para tuberías de perforación definidos en la norma API, entre los que se incluyen, entre otros:
1. E-75
Este grado de acero para tuberías de perforación tiene un límite elástico mínimo de 75 000 psi.

2. G-105
Este grado de acero para tuberías de perforación tiene un límite elástico mínimo de 105 000 psi.

3. S-135
Este grado de acero de alta resistencia tiene un límite elástico mínimo de 135 000 psi.

4. V-150
Este grado de acero para tuberías de perforación tiene un límite elástico mínimo de 150 000 psi.

5. X-95
Este grado de acero para tuberías de perforación tiene un límite elástico mínimo de 95 000 psi.

6. Z-140
Este grado de acero para tuberías de perforación tiene un límite elástico mínimo de 140 000 psi.

7. NC50
Este es un grado de acero para tubería de perforación con requisitos especiales, generalmente utilizado para aplicaciones de carga media a pesada con inhibición de corrosión efectiva o no corrosiva.

8. Serie HT
Por ejemplo, el HT55 es un grado de acero tratado térmicamente que proporciona mayor resistencia y durabilidad.

9. Serie XT
Por ejemplo, los grados XT54 y XT57 son grados de acero extrarresistentes utilizados en aplicaciones más exigentes.

10. Serie GPDS
Por ejemplo, los grados GPDS26 y GPDS46 son grados de acero de alta resistencia para tubería de perforación utilizados en aplicaciones específicas.

11. IEU (Recalcado Interno-Externo) e IF (Recalcado Externo)
Se refieren al tipo de unión de la tubería de perforación. IEU significa recalcado interno y externo, e IF significa recalcado externo, lo cual afecta la resistencia y la capacidad de soporte de presión de la tubería de perforación.

Diferencias entre los principales grados de acero
1. Acero de grado D
El acero de grado D presenta menor resistencia y se utiliza a menudo para trabajos de perforación a menor profundidad. Está compuesto principalmente de acero al carbono común y es apto para la mayoría de los entornos geológicos.

2. Acero de grado E
El acero de grado E es más duradero que el de grado D y puede soportar pozos a mayor profundidad. Su componente principal es acero de baja aleación con manganeso. Debido a su alto contenido de manganeso, el coste de fabricación es relativamente alto.

3. Acero de grado X
El acero de grado X puede soportar mayor presión y fricción, y es adecuado para la perforación en aguas profundas o ultraprofundas. Su componente principal es acero de aleación con níquel, cromo y molibdeno, que ofrece mayor resistencia y resistencia a la corrosión.

4. Acero de grado G
El acero de grado G, también conocido como acero de alta resistencia, puede soportar mayor tensión y presión, y es adecuado para la perforación en entornos geológicos complejos. Su componente principal es acero de aleación con cromo, molibdeno y cobalto, que ofrece mayor resistencia y resistencia a la corrosión. 

Grados de acero para tuberías de perforación de uso común
Actualmente, los grados de acero para tuberías de perforación más comunes se dividen en los siguientes cinco tipos:
1. Grado de acero E75
E75 significa grado de resistencia de 75 ksi (500 MPa), un grado de acero para tuberías de perforación relativamente común, compuesto principalmente de carbono, manganeso, silicio, fósforo, azufre, cromo, molibdeno y otros elementos, con alta resistencia y tenacidad.

2. Grado de acero X95
X95 significa grado de resistencia de 95 ksi (655 MPa), un grado de acero para tuberías de perforación de alta resistencia, compuesto principalmente de cromo, molibdeno, titanio y otros elementos, con una resistencia al desgaste y a la corrosión extremadamente alta, ideal para operaciones de perforación profundas y difíciles.

3. Grado de acero G105
G105 significa grado de resistencia de 105 ksi (724 MPa). Este grado de acero para tuberías de perforación ofrece buena resistencia al desgaste, compuesto principalmente de cromo, molibdeno, níquel y otros elementos. Ofrece alta resistencia y tenacidad, ideal para maquinaria de perforación de pozos profundos y ultraprofundos.

4. Grado de acero S135
S135 significa grado de resistencia de 135 ksi (931 MPa). Este grado de acero para tuberías de perforación ofrece alta resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste, compuesto principalmente de carbono, molibdeno, cromo y otros elementos. Se adapta a entornos extremos de fondo de pozo y cumple con los requisitos de pozos ultraprofundos y de alta resistencia.

5. Grado de acero V150
El V150 es un nuevo grado de acero compuesto de vanadio, fósforo, azufre y otros elementos. Presenta alta resistencia, rigidez y alta resistencia al desgaste, y se utiliza ampliamente en campos de perforación nuevos y complejos.

Consejos para determinar el grado de acero de la tubería de perforación
1. Observe la marca de grado de acero de la tubería de perforación para determinar el grado y la resistencia del acero.

2. Determine el grado de acero de la tubería de perforación mediante pruebas y análisis de su composición química. Por ejemplo, una tubería de perforación con alto contenido de cromo, molibdeno y titanio puede pertenecer al grado de alta resistencia G-105 o S-135.

3. Realice pruebas mecánicas de las propiedades mecánicas de la tubería de perforación, como pruebas de tracción e impacto, para determinar su grado de resistencia y la calidad del acero.

Cómo elegir el grado de acero adecuado para tuberías de perforación
Al elegir el grado de acero adecuado para tuberías de perforación, se deben considerar los siguientes puntos:

1. Profundidad y complejidad del pozo
Elija el grado de acero adecuado para tuberías de perforación basándose en factores como la profundidad de perforación, el tamaño del pozo, la inclinación y el estado de la formación para cumplir con los requisitos de la construcción de la perforación.

2. Entorno de fondo de pozo
Elija materiales para tuberías de perforación que se adapten al entorno de fondo de pozo, incluyendo la influencia de la temperatura ambiente, la presión, los agentes corrosivos, etc.

3. Factores de costo
El rendimiento y el precio del grado de acero para tuberías de perforación están positivamente correlacionados. Seleccione el grado de acero adecuado para reducir los costos al máximo, garantizando a la vez la seguridad y la eficiencia operativa.

Resumen
El grado de acero para tuberías de perforación es uno de los factores clave que afectan las operaciones de perforación. Los diferentes grados de acero tienen sus propias características. Elegir el grado de acero adecuado es fundamental para la construcción de la perforación. Al elegir, es necesario considerar plenamente la seguridad, la eficiencia, la economía y otros factores de las operaciones de perforación. Mediante una selección razonable del grado de acero para tuberías de perforación, se puede mejorar la efectividad y los beneficios de la construcción de la perforación.