Perché c'è un guasto al tubo di perforazione?

Un tubo di perforazione è un sistema di tubazioni cave a pareti spesse che trasmette la coppia a una punta di trapano. Il tubo è fabbricato per resistere a forti pressioni e distorsioni. I moderni tubi di perforazione sono realizzati con tubi, un giunto per attrezzi a scatola o un giunto per attrezzi a perno, questi sono strumenti essenziali per trasferire potenza e fango nelle attrezzature di perforazione petrolifera. Viene utilizzato frequentemente, spesso in sollecitazioni alternate e nelle dure condizioni di attrito e collisione con la parete del pozzo, spesso diventano l'anello debole dell'intero utensile di perforazione, spesso si verificano crepe, perforazioni e persino fratture. L'analisi dei guasti è un passo importante per determinare il tipo, la causa e il trattamento del guasto dell'asta di perforazione, in modo da migliorare la progettazione e la tecnologia di elaborazione dell'asta di perforazione, riducendo così il costo della perforazione petrolifera. Pertanto, come a produttore di aste di perforazione, dovresti avere familiarità con i requisiti specifici dell'asta di perforazione e come l'elevata resistenza e l'affidabilità dell'asta di perforazione funzioneranno per l'industria petrolifera. Questo articolo illustra le principali cause di guasto della stringa di drill e i tipi più comuni di guasti. Spiega anche perché i guasti ai tubi di perforazione sono così diffusi. Inoltre, descrive come evitare il temuto fallimento.

L'analisi delle condizioni ambientali di servizio del tubo di perforazione mostra che il tubo di perforazione ha forze complesse, inclusi carichi statici, d'urto e per lo più alternati, ed è influenzato da corrosione, usura, temperatura e pressione. Le principali modalità di rottura possono essere suddivise in deformazione eccessiva, frattura e danno superficiale.

• Deformazione eccessiva. L'eccessiva deformazione è causata da sollecitazioni di lavoro superiori al limite di snervamento del materiale. Se il giunto dell'asta di perforazione è sotto carico, l'allungamento della parte filettata, la flessione e la torsione del corpo dell'asta di perforazione. A differenza di altri tipi di operazioni di perforazione, dove spesso si osserva un'estesa deformazione plastica, la velocità di propagazione di una frattura da fatica è estremamente rapida. Inoltre, non sempre è possibile identificare l'origine della frattura fino a fine vita della fresa.
• Frattura. La frattura è responsabile di gran parte degli incidenti dovuti a guasti alle aste di perforazione e il danno è grave. Include principalmente la frattura da sovraccarico, l'infragilimento da basso stress, la corrosione da stress, l'infragilimento da idrogeno e la fatica del metallo. Il tipo più comune di guasto della batteria di perforazione è un guasto per fatica. La rottura per fatica si verifica quando i carichi ciclici causano sollecitazioni ripetute o fluttuanti. Ciò potrebbe causare crepe, separazioni o collassi. Sebbene una moltitudine di fattori contribuisca al cedimento di un tubo di perforazione, la causa principale è l'affaticamento del metallo. La fatica del metallo si verifica quando il livello di sollecitazione è anormalmente elevato. Un esempio di cedimento per fatica del metallo è quando un tubo di perforazione è sottoposto a una coppia insufficiente prima che venga praticato un foro. Un altro fattore che contribuisce al cedimento è l'inversione del carico di flessione durante una sezione curva del pozzo. Quando ciò accade, la distribuzione delle sollecitazioni nel tubo sarà distorta, con conseguente perdita di controllo del pozzo.
• Danni superficiali. Compresi corrosione, usura e danni meccanici.

Per migliorare la vita utile del tubo di perforazione, i materiali di lavorazione devono avere buone proprietà meccaniche come resistenza alla torsione, all'impatto e alla flessione. È necessario adottare una buona tecnologia di lavorazione e misure di trattamento superficiale per migliorare la qualità della superficie ed eliminare al massimo la concentrazione delle sollecitazioni superficiali. I materiali del tubo di perforazione sono generalmente materiali resistenti allo zolfo, materiali in lega di alluminio, materiali in lega di titanio, acciaio ad altissima resistenza e nuovi materiali compositi in fibra di carbonio, ecc. Il tubo di perforazione comunemente usato è X95, G105, S135, SS2205 e così via. La maggior parte sono tubi in acciaio senza saldatura con strutture in lega di carbonio medio. Gli elementi in lega dovrebbero contenere Cr, Mo e altri elementi per migliorare la resistenza alla trazione e la resilienza del materiale, e Mn, Si e altri elementi per migliorare l'elasticità del materiale (ovvero, le prestazioni di flessione). A volte contiene anche traccia B, V e altri elementi per migliorare la temprabilità dei materiali. Comunemente, il materiale utilizzato nelle aste di perforazione viene temprato e rinvenuto per ottenere un'elevata resistenza allo snervamento.

Inoltre, l'elemento più corrosivo presente nei tubi di acciaio è l'H2S. Pertanto, il controllo del pH del fango, l'utilizzo di decontaminanti corrosivi e la riduzione al minimo della corrosione possono aiutare a prevenire il cedimento dei tubi. Sebbene la coppia ottimale sia un passo importante per prevenire la rottura di una batteria di perforazione, anche una manipolazione impropria può portare allo stesso problema. Un serraggio eccessivo può anche provocare la formazione di sovrapressioni, che possono portare al collasso del tubo. Un buon modo per proteggere un tubo di perforazione dal cedimento è utilizzare procedure di manipolazione adeguate.