Tubo de perfuração

O que é tubo de perfuração?

Tubo de perfuração é um componente crítico da coluna de perfuração usada no processo de perfuração de petróleo e gás. É um longo tubo tubular que se estende da superfície até a broca, transmitindo fluido de perfuração (lama) e energia mecânica à broca, ao mesmo tempo que fornece suporte estrutural.

Quais são as funções do tubo de perfuração?

Transmissão de Fluidos de Perfuração: O tubo de perfuração serve como conduíte para fluidos de perfuração, que são essenciais para resfriar e lubrificar a broca, remover fragmentos de rocha e manter a pressão do poço.

Transmitindo Movimento Rotativo: O tubo de perfuração transmite o movimento rotacional da mesa rotativa de superfície ou top drive para a broca, permitindo que a broca perfure a rocha.

Fornecendo suporte estrutural: Acrescenta resistência e rigidez à coluna de perfuração, apoiando a broca e outros componentes à medida que penetram nas formações subterrâneas.

Conectando Componentes: O tubo de perfuração conecta várias partes da coluna de perfuração, incluindo comandos de perfuração, estabilizadores e outras ferramentas de fundo de poço, formando um conjunto contínuo que vai da superfície até o fundo do poço.

Quantos tipos de tubo de perfuração?

Tubo de perfuração padrão

• Material: Normalmente fabricado em aço de alta resistência, como AISI 4145H ou classes semelhantes.
• Projeto: Apresenta parede fina em relação aos comandos de perfuração, com alta resistência à tração para suportar tensões axiais e torcionais.

Tubo de perfuração de peso pesado (HWDP)

• Material: Semelhante ao tubo de perfuração padrão, mas projetado com uma parede mais espessa e maior peso.
• Projeto: Usado como uma transição entre o tubo de perfuração padrão e os comandos de perfuração para fornecer peso e estabilidade adicionais.

Tubo de perfuração premium

• Material: Feito de aço ou liga de alta qualidade com propriedades mecânicas aprimoradas.
• Projeto: Inclui processos e tratamentos avançados de fabricação para melhor desempenho e durabilidade.

Tubo de perfuração não magnético

• Material: Feito de ligas não magnéticas para evitar interferência com ferramentas magnéticas de fundo de poço.
• Projeto: Usado em aplicações onde a interferência magnética deve ser minimizada.

Quais são as especificações e o design do tubo de perfuração?

Diâmetro Externo (OD): Normalmente varia de 2 7/8 polegadas a 5 1/2 polegadas, dependendo dos requisitos do poço e das condições de perfuração.

Diâmetro interno (ID): O diâmetro interno permite a circulação de fluidos de perfuração.

Espessura da parede: Projetado para suportar as tensões encontradas durante a perfuração, mantendo um equilíbrio entre resistência e peso.

Comprimento: Os comprimentos padrão são geralmente de 30 a 40 pés por junta, embora comprimentos personalizados possam ser usados com base nas necessidades operacionais.

Conexões de rosca: Os tubos de perfuração são conectados por meio de conexões roscadas, como roscas API (American Petroleum Institute) ou roscas premium, garantindo uma montagem segura e à prova de vazamentos.

Quais são as conexões do tubo de perfuração?

1. REG (conexão de estilo regular)

A conexão de estilo regular (REG) é projetada especificamente para conectar tubos de perfuração internos. Esta conexão apresenta o menor diâmetro externo e faz com que o diâmetro interno do tubo de perfuração seja menor que a parte espessada do tubo de perfuração, e o diâmetro interno da porção espessada do tubo de perfuração seja menor que o diâmetro interno. A conexão REG é usada para conexões de broca em operações de perfuração.

O American Petroleum Institute (API 5CT) manteve todas as especificações para a conexão REG, devido à sua aplicação especializada e adequação para conexões bit.

Seu design atende aos requisitos e desafios exclusivos associados às conexões de brocas, tornando-o a escolha preferida de muitos profissionais de perfuração.

Como a broca está localizada na extremidade da coluna de perfuração, a conexão REG sofre concentração de tensão reduzida na rosca do tubo de perfuração em comparação com outros tipos de conexão. Isso reduz o risco de falha por fadiga e aumenta sua confiabilidade geral.

A conexão REG é principalmente para conexões de broca, portanto pode não ser adequada para outras aplicações de perfuração ou configurações de equipamentos. Seu design especializado limita sua versatilidade em comparação com alguns outros tipos de conexão.

Ao usar conexões REG, o diâmetro do tubo de perfuração é menor que o diâmetro interno da porção espessada devido à configuração da conexão. Embora isso possa não ser um problema significativo para conexões de broca, pode afetar as taxas de fluxo de fluido e as classificações de pressão em cenários específicos de perfuração.

2. IF (Conexão de descarga interna)

A conexão de descarga interna (IF) tem um diâmetro externo maior e conecta tubos de perfuração externos ou tubos de perfuração espessados internos e externos. Esta conexão forma uma junta de tubo de perfuração com diâmetro interno idêntico ou quase igual ao diâmetro do corpo do tubo.

Uma das principais vantagens da conexão IF é o diâmetro interno consistente, que garante maior vazão de fluido e reduz o risco de restrições ou bloqueios durante as operações de perfuração, aumentando a eficiência.

No entanto, uma desvantagem notável da conexão IF é o potencial de concentração de tensão. O desenho da conexão, particularmente o desenho do dente triangular, pode levar a áreas localizadas de alta tensão. Isso pode aumentar o risco de falha por fadiga ao longo do tempo, comprometendo a integridade e a confiabilidade da conexão.

Devido aos problemas de concentração de tensão associados à conexão IF e ao desenvolvimento de projetos de conexão mais novos e aprimorados, o American Petroleum Institute (API) substituiu as conexões IF.

3. FH (conexão de furo completo)

A conexão de furo completo (FH) conecta o tubo de perfuração espessado interno e externo, formando uma junta de tubo de perfuração com um diâmetro interno que corresponde ao diâmetro final espessado. Os diâmetros interno e externo da conexão são menores que o diâmetro interno do tubo de perfuração.

A conexão FH oferece três especificações de rosca diferentes, nomeadamente V-0.065, V-0.05 e V-0.040, proporcionando opções para diferentes requisitos e condições de perfuração. Essa versatilidade o torna amplamente utilizado em diversas operações de perfuração, permitindo flexibilidade e adaptabilidade, como comandos de perfuração e brocas.

Uma das limitações da conexão FH é o seu menor diâmetro interno comparado ao diâmetro interno do tubo. Embora isto possa não ser um problema importante em muitas operações de perfuração, pode impactar as taxas de fluxo do fluido de perfuração.

Além disso, apesar de oferecer três modelos diferentes, a conexão FH possui menos especificações de rosca em comparação com outras conexões de tubos de perfuração. Isso pode limitar a sua adaptabilidade a determinadas condições de perfuração ou configurações de equipamentos, exigindo uma seleção cuidadosa para garantir compatibilidade e desempenho.

4. NC (Conexão Numerada)

A conexão numerada (NC) é feita para tubos de perfuração com limite de escoamento de pelo menos 75.000 PSI ou mais, geralmente chamados de tubos de perfuração de alta resistência. A API recomenda o uso de conexões NC para tubos de perfuração de alta resistência devido ao seu design robusto e requisitos de compatibilidade.

Os NCs são projetados para unir pinos e caixas com designações de rosca iguais, garantindo uma conexão segura e confiável. Eles são intercambiáveis se os códigos de classe corresponderem, ou seja, se o passo da rosca for semelhante e as diferentes roscas forem compatíveis.

As conexões NC oferecem uma variedade de tamanhos e configurações para atender a diferentes requisitos e condições de perfuração, variando de NC10 a NC77. Eles são adequados para suportar torções, pressões e vários movimentos da plataforma de perfuração, garantindo durabilidade e confiabilidade em operações de perfuração exigentes.

No entanto, tipos ou passos de rosca incompatíveis podem levar a problemas de conexão, comprometendo a integridade e a confiabilidade da conexão. Portanto, é essencial verificar com o fabricante da ferramenta conjunta para garantir a compatibilidade das conexões NC e dos tipos de rosca.

Embora as conexões NC sejam versáteis e amplamente utilizadas, elas são projetadas para tubos de perfuração de alta resistência com limite de escoamento mínimo de 75.000 PSI ou superior. Isso limita a sua aplicação a operações específicas de perfuração que requerem equipamentos de alta resistência.

Quais são as aplicações do tubo de perfuração?

Perfuração de Petróleo e Gás: Usado em operações de perfuração rotativa para perfurar formações rochosas e alcançar reservatórios de hidrocarbonetos.

Perfuração Geotécnica: Empregado em investigações geotécnicas para explorar as condições do solo e das rochas.

Perfuração de poço de água: Utilizado na construção de poços de água para acesso às águas subterrâneas.