Sarta de perforaciónPrincipios básicos de perforación

La sarta de perforación es una columna de tubos de acero, de fabricación y

especificaciones especiales, en cuyo extremo inferior va enroscada la columna

de los lastra barrenas, y en el extremo de ésta está enroscada la barrena, pieza

que corta los estratos geológicos para hacer el hoyo que llegará al yacimiento

petrolífero.

• La sarta de perforación está compuesta de tubería de perforación y una

tubería de pared gruesa llamada o lastra barrena.

• Cabe mencionar que las tuberías por las que está compuesta la sarta de

perforación, tienen características especiales para soportar esfuerzos de

tensión, colapso y torsión.

• La sarta de perforación conecta los sistemas de superficie con la barrena de

perforación.

Las funciones principales de la sarta de perforación son:

• Transmitir la rotación, aplicada en la superficie a la broca.

• Transmitir la fuerza a la broca para fracturar la formación.

• Proporcionar una vía de transporte desde la superficie hasta la barrena, para que el

fluido de perforación se pueda llevar bajo presión.

• Proporcionar los medios para bajar y subir la barrena de perforación dentro del

pozo.

Componentes de la sarta de perforación• Barrena (tricónicas, cortadores fijos, especiales)

• Lastra barrena (liso o estabilizador)

• Motor de fondo

• Válvulas de seguridad

• Lastra barrenas (Drill Collar)

• Junta de seguridad

• Estabilizadores

• Martillos

• Tubería pesada (HeavyWeight)

• Canastas colectoras

• Tubería de perforación

• Sustituto de la flecha

• Hules protectores.

La tubería utilizada en la industria petrolera debe cumplir con ciertas características geométricas y mecánicas como son

Geométricas:Diámetro exteriorDiámetro interiorEspesor

Mecánicas:ClaseGradoResistencia a la tensiónResistencia a la presión internaResistencia al colapso

Resistencia a la torsión

Las propiedades que deben tener las tuberías de acero son

• Resistencia: Es el esfuerzo máximo que un material puede soportar antes de que ocurra una falla

• Rigidez: Una estructura es rígida si soporta un gran esfuerzo con una mínima deformación.

• Ductilidad: Es la capacidad de un material para soportar grandes deformaciones inelásticas antes de la fractura.

Por ellos, en el diseño de sartas de perforación se toma en cuenta los siguientes aspectos:

• Límite elástico: Es el esfuerzo máximo que puede sufrir un cuerpo sin que la deformación sea permanente.

• Esfuerzo: Es la razón de una fuerza aplicada entre el área sobre la que actúa (kg/cm2, psi, etc.).

• Deformación: Es el cambio relativo en las dimensiones de un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo.

• Punto de cedencia: Es el valor que se alcanza de un esfuerzo, al cual el material continúa deformándose sin que haya incremento de la carga aplicada.

• Dureza: Resistencia del metal a la penetración o la deformación.

• Ductilidad: Capacidad del metal para deformarse plásticamente sin fracturarse, medida por la elongación o reducción de área (al tensionarlo).

• Maleabilidad: Característica de los metales que permiten una deformación plástica en compresión sin rotura.

También es necesario que para el diseño sean incluidos los tres esfuerzos a los que son sometidos.

• Tensión: Una sarta de trabajo al estar suspendida verticalmente, sufrirá un esfuerzo axial llamado tensión, producto de su peso.

• Colapso: Este esfuerzo se debe principalmente al efecto de la presión exterior que ejerce la columna hidrostática de los fluidos de perforación. El valor de este esfuerzo aumente con la profundidad y su valor máximo estará en el extremo inferior de la tubería.

• Torsión: La cantidad de esfuerzo por torsión que resiste una tubería bajo tensión debe calcularse en cada cambio de tubería.

La metodología para obtener un diseño optimo consta de los siguientes puntos:

• Recopilación de información.

• Selección del aparejo de fondo.

• Diseño de la tubería de trabajo.

• Criterios de estabilización de la sarta.

Existen tres tipos de configuraciones de aparejos de fondo, los cuales permiten mantener el punto neutro por debajo de la tubería de trabajo

Tipo 1

Es la configuración más simple y está compuesta por lastra barrenas y tubería de perforación.

El peso sobre la barrena se aplica con los lastra barrenas y el punto neutro se localiza en los lastra barrenas.

Tipo 2

Utiliza tubería pesada por arriba de los lastra barrenas,

como transición entre los lastra barrenas y la tubería

de perforación.

El peso sobre la barrena es aplicado con los lastra

barrenas y el punto neutro se localiza en los lastra

barrenas.

Tipo 3

Esta configuración utiliza lastra barrenas únicamente para el control direccional y

reducir la vibración de la sarta de perforación.

El peso sobre barrena es aplicado con los lastra

barrenas y la tubería pesada, quedando el punto neutro

en la tubería pesada.