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Tubulação de revestimento

Colar de broca | Escorregadio & Tipo espiral , Colar de perfuração não magnético

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Colar de broca: Um componente essencial nas operações de perfuração

Introdução

Um colar de perfuração é uma peça tubular de equipamento de perfuração de parede espessa usada na composição de fundo (BHA) de uma coluna de perfuração. É fundamental para fornecer peso à broca (WOB) e garantindo a estabilidade e direção do processo de perfuração. Este artigo explora as características, tipos, aplicações, e benefícios dos comandos em operações de perfuração.

Características dos colares de perfuração

Material

Os colares de perfuração são normalmente feitos de liga de aço de alta resistência ou materiais não magnéticos. O aço usado é frequentemente modificado com AISI 4145H, que oferece excelentes propriedades mecânicas e resistência à fadiga e ao desgaste.

Nomes de produtos

  • Colares de perfuração
  • Colar de perfuração em espiral
  • Colar de perfuração não magnético
  • Acessórios para colar de perfuração e haste de perfuração

Tamanhos

  • Diâmetro Externo: 3 1/8″ – 11″

Comprimentos

  • Comprimentos padrão: 30 pés, 31 pés, 43 pés
  • Faixa: R1 a R3

Tipos de conexão

  • NC (Conexões Numeradas)
  • REGISTRO (Regular)
  • FC (Buraco Cheio)
  • SE (Lavagem Interna)

Tipos de thread

  • NC26
  • NC31
  • NC38
  • NC40
  • NC46
  • NC50
  • 5 1/2 FC

Materiais

  • Aço inoxidável
  • Liga de aço (incluindo AISI 4145H)
  • Aço carbono

Padrões

  • API 5DP
  • Especificação da API 7-1

Aplicativos

  • Perfuração de poços de petróleo e gás
  • Perfuração de campos petrolíferos

Dimensões

  • Comprimento: Os comprimentos padrão são geralmente 30 pés, mas podem variar dependendo dos requisitos específicos da operação de perfuração.
  • Diâmetro Externo (DE): Os tamanhos comuns de diâmetro externo variam de 3.5 polegadas para 11 polegadas.
  • Diâmetro interno (EU IA): O DI é projetado para acomodar a passagem de fluidos de perfuração e varia de acordo com o DE e a espessura da parede.

Tipo de produto

1. Colares de perfuração

Os colares de perfuração são componentes essenciais nas operações de perfuração, usado principalmente para fornecer peso à broca para perfuração eficaz em formações rochosas. São barras sólidas feitas de aço carbono simples ou ligas de aço não magnéticas., com furo central para permitir a passagem de fluidos de perfuração. Tipicamente, colares de perfuração são 31 pés (9.45 metros) extremidades longas e rosqueadas para permitir a conexão com outros comandos de perfuração.

2. Colar de perfuração liso

  • Material: Liga de aço modificada, temperado e revenido para obter as propriedades mecânicas exigidas.
  • Acabamento de superfície: Enrolado ou espiralado.
  • Função: Fornece o peso necessário na broca e estabiliza o conjunto de perfuração.
  • Características: Os colares de perfuração lisos têm uma superfície externa lisa, enquanto os colares de broca em espiral possuem ranhuras para facilitar o fluxo de fluido e reduzir o travamento diferencial.

3. Colar de perfuração em espiral

  • Material: Liga de aço AISI 4145H, aço não magnético.
  • Forma: Apresenta três ranhuras espirais dextrogiradas para reduzir o atrito de contato com a parede do poço.
  • Uso: Posicionado entre a cabeça de perfuração e o tubo de perfuração para garantir uma operação suave e manter a trajetória de perfuração.
  • Padrões: Fabricado de acordo com especificações API 7-1 ou SY/T5144.
  • Inspeção & Testes: Rastreabilidade abrangente e números de série estampados em cada peça. Inspeções e testes são realizados durante todo o processo de fabricação.

4. Colar de perfuração não magnético

  • Material: Liga austenítica de cromo manganês com baixo carbono.
  • Características:
    • Permeabilidade Magnética: Baixo, garantindo interferência mínima com instrumentos eletrônicos.
    • Propriedades Mecânicas: Alta resistência e excelente resistência à corrosão sob tensão.
    • Superfície: Não irritante, evitando danos à superfície durante as operações.
  • Uso: Ideal para perfuração direcional e ambientes onde a interferência magnética deve ser minimizada.

 

Peso

Os comandos de perfuração são significativamente mais pesados ​​que outros componentes da coluna de perfuração, com pesos variando de algumas centenas a vários milhares de libras, dependendo do seu tamanho e material.

Aplicações de colares de perfuração
Peso na broca (WOB)
Os colares de perfuração fornecem o peso necessário à broca, permitindo-lhe penetrar eficazmente nas formações rochosas. Este peso ajuda a atingir a taxa de penetração desejada (ROP).|
Estabilidade e Controle Direcional
Adicionando massa à composição de fundo, os comandos de perfuração ajudam a estabilizar a coluna de perfuração e a manter a direção desejada do poço. Isto é particularmente importante em operações de perfuração direcional e horizontal.
Amortecimento de vibração
A grande massa dos comandos ajuda a amortecer as vibrações e reduz o risco de falha da coluna de perfuração devido à fadiga. Isto contribui para operações de perfuração mais suaves e prolonga a vida útil dos componentes da coluna de perfuração.
Prevenção de aderência diferencial
Colares de perfuração em espiral, com seu design ranhurado, ajudam a evitar aderência diferencial, melhorando a circulação de fluidos de perfuração e remoção de cascalhos. Isto reduz o risco da coluna de perfuração ficar presa no poço.

 

Material do colar de perfuração e especificações técnicas

Os comandos de perfuração são componentes críticos da coluna de perfuração, fornecendo o peso necessário, estabilidade, e resistência para operações de perfuração eficazes. O material e as especificações técnicas dos comandos são essenciais para seu desempenho e confiabilidade. Este artigo descreve os materiais comuns usados, juntamente com especificações técnicas detalhadas.

Especificações Técnicas

 

Composição química

Número da cor da broca*
Diâmetro externo,
em.
Diâmetro interno,
em.
Comprimento,
pés
Peso aproximado,
lb/pé
Flexão Típica
Razão de Força
NC 23-31
3-1/8
1-1/4
30
22
2.57:1
NC 26-35 (2-3/8 SE)
3-1/2
1-1/2
30
27
2.42:1
NC 31-41 (2-7/8 SE)
4-1/8
2
30 ou 31
34
2.43:1
NC 35-47
4-3 /4
2
30 ou 31
47
2.58:1
NC 38-50 (3-1/2 SE)
5
2-1/4
30 ou 31
54
2.38:1
NC 44-60
6
2-1/4
30 ou 31
83
2.49:1
NC 44-60
6
2-13 /16
30 ou 31
76
2.84:1
NC 44-62
6-1/4
2-1/4
30 ou 31
91
2.91:1
NC 46-62 (4 SE)
6-1/4
2-13 /16
30 ou 31
84
2.63:1
NC 46-65 (4 SE)
6-1/2
2-1/4
30 ou 31
100
2.76:1
NC 46-65 (4 SE)
6-1/2
2-13 /16
30 ou 31
93
3.05:1
NC 46-67 (4 SE)
6-3 /4
2-1/4
30 ou 31
109
3.18:1
NC 50-70 (4-1/2 SE)
7
2-1/4
30 ou 31
118
2.54:1
NC 50-70 (4-1/2 SE)
7
2-13 /16
30 ou 31
111
2.73:1
NC 50-72 (4-1/2 SE)
7-1/4
2-13 /16
30 ou 31
120
3.12:1
NC 56-77
7-3 /4
2-13 /16
30 ou 31
140
2.70:1
NC 56-80
8
2-13 /16
30 ou 31
151
3.02:1
6-5/8 Registro de API
8-1/4
2-13 /16
30 ou 31
162
2.93:1
NC 61-90
9
2-13 /16
30 ou 31
196
3.17:1
7-5/8 Registro de API
9-1/2
3
30 ou 31
217
2.81:1
NC 70-97
9-3 /4
3
30 ou 31
230
2.57:1
NC 70-100
10
3
30 ou 31
243
2.81:1
8-5/8 Registro de API
11
3
30 ou 31
300
2.84:1
DO. profundidade de corte Chumbo ±25,4
milímetros em UM(milímetros) B(milímetros) milímetros
86 3.375 3.5±0,79 / 679
98.4 3.875 4.0±0,79 / 914
101.6~111,1 4~4 1/8 4.8±0,79 / 914
114.3~130,2 4 1/2~5 1/8 5.6±0,79 / 965
133.4~146,1 5 1/4~5 3/4 6.4±0,79 / 1067
149.2~161,9 5 7/8~6 3/8 7.1±1,59 / 1067
165.1~177,8 6 1/2~7 7.9±1,59 / 1168
181.0~200,0 7 1/8~7 7/8 8.7±1,59 5.6±0,79 1626
203.2~225,4 8~8 7/8 9.5±1,59 6.4±0,79 1727
228.6~250,8 9~9 7/8 10.3±2,37 7.1±1,59 1829
254.0~276,2 10~10 7/8 11.1±2,37 7.9±1,59 1930
279.4 11 11.9±2,37 8.7±1,59 2032

Tamanho típico da ranhura em espiral

DE(Em.) Profundidade do parafuso(Em.) Parafuso de chumbo
4~4 3/8 6/32±1/32 36±1
4 1/2~5 1/8 7/32±1/32 38±1
5 1/4~5 3/4 1/4±1/32 42±1
5 7/8~6 3/8 9/32±1/16 42±1
6 1/2~7 5/16±1/16 46±1
7 1/8~7 7/8 11/32±1/16 64±1
8~8 7/8 3/8±1/16 68±1
9~9 7/8 13/32±3/32 72±1
Desempenho Mecânico
DE Força de rendimento Resistência à tração σb Alongamento Redução de são Impacto
Tamanho σ0,2 MPa(psi) d4% % Ft.1b
MPa(psi)
3 1/8~6 3/4 ≥758 ≥827 ≥18 50 ≥50
-110,000 -120,000
7~10 ≥689 ≥758 ≥20
-100,000 -110,000

 

Marca Sreel Composição Química %
C E Mn P S Cr Mo Cu Al
4145H 0.42~0,48 0.15~0,35 0.90~1,20 ≤0,03 ≤0,03 0.90~1,20 0.15~0,25 ≤0,2 0.025~0,045
Outros elementos：N≤0,015，Ni≤0,5

 

Tamanho O.D（mm） ID（mm） Código Fio Comprimento (mm) Peso (kg)
3-1/8 79.4 31.8（1-1/4） NC23-31 NC23 9140 298
3-1/2 88.9 38.1（1-1/2） NC26-35 NC26 9140 364
4-1/8 104.8 50.8(2) NC31-41 NC31 9140/9450 474/490
4-3/4 120.6 50.8(2) NC35-47 NC35 9140/9450 674/697
5 127.0 57.2（2-1/4） NC38-50 NC38 9140/9450 725/749
6 152.4 57.2（2-1/4） NC44-60 NC44 9140/9450 1125/1163
71.4（2-13/16） NC44-60 9140/9450 1022/1056
6-1/4 158.8 57.2（2-1/4） NC44-62 NC44 9140/9450 1237/1279
71.4（2-13/16） NC46-62 9140/9450 1134/1172
6-1/2 165.1 57.2（2-1/4） NC46-65 NC46 9140/9450 1352/1398
71.4（2-13/16） NC46-65 NC50 9140/9450 1249/1291
6-3/4 171.4 57.2（2-1/4） NC46-67 NC46 9140/9450 1471/1521
7 177.8 57.2（2-1/4） NC50-70 NC50 9140/9450 1597/1651
71.4（2-13/16） NC50-70 9140/9450 1494/1545
7-1/4 184.2 71.4（2-13/16） NC50-72 NC50 9140/9450 1625/1680
7-3/4 196.8 71.4（2-13/16） NC56-77 NC56 9140/9450 1895/1960
8 203.2 71.4（2-13/16） NC56-80 NC56/6-5/8REG 9140/9450 2040/2109
8-1/4 209.6 71.4（2-13/16） 6-5/8REGISTRO 6-5/8REGISTRO 9140/9450 2188/2263
9 228.6 71.4（2-13/16） NC61-90 NC61 9140/9450 2658/2748
9-1/2 241.3 76.2（2-13/16） 7-5/8REGISTRO 7-5/8REGISTRO 9140/9450 2954/3054
9-3/4 247.6 76.2(3) NC70-97 NC70 9140/9450 3127/3234
10 254.0 76.2(3) NC70-100 NC70 9140/9450 3308/3421
11 279.4 76.2(3) 8-5/8REGISTRO 8-5/8REGISTRO 9140/9450 4072/4210
Propriedades mecânicas：Colar de perfuração <7 polegadas：Resistência ao rendimento≥758MPa，Resistência à tração≥965MPa，Quatro vezes alongamento≥13%，Energia de impacto Ak≥54J,（Trabalho de impacto único≥47J，Média≥54J）Faixa de dureza 285HB~341HB≥7inch Colar de broca：Resistência ao rendimento≥689MPa，Resistência à tração≥931MPa，Quatro vezes alongamento≥13%，Energia de impacto Ak≥54J,（Trabalho de impacto único≥47J，Média≥54J） Faixa de dureza 285HB~341HB

 

Processo de Produção

Embalagem
Tipos de conexão

Os colares de perfuração são equipados com conexões roscadas para uni-los a outros componentes da coluna de perfuração.

  • Conexões com ombros rotativos API: Conexões padronizadas como API NC38, NC50, e 6 5/8″ Registro.
  • Conexões Premium: Conexões proprietárias projetadas para desempenho aprimorado, como tipos Hydril e VAM.

Acabamento de superfície

  • Endurecimento de superfície: Técnicas como cementação ou nitretação podem ser aplicadas para aumentar a dureza superficial e a resistência ao desgaste.
  • Qualidade de acabamento superficial: Tipicamente, uma rugosidade superficial de 63 micropolegadas (1.6 mícrons) ou mais suave é mantida para reduzir o atrito e o desgaste.

Recursos opcionais

  • Ranhuras espirais: Para comandos de perfuração em espiral, ranhuras são usinadas na superfície externa para reduzir a aderência diferencial.
  • Recursos de alívio do estresse: Ranhuras ou rebaixos de alívio de tensão podem ser adicionados a áreas críticas para reduzir as concentrações de tensão e aumentar a vida útil da fadiga.

Conclusão

Os colares de perfuração são indispensáveis ​​nas operações de perfuração, fornecendo o peso, estabilidade, e controle direcional necessário para perfuração eficiente e eficaz. Compreender os materiais e as especificações técnicas dos comandos é crucial para selecionar os componentes certos para condições específicas de perfuração.

Principais conclusões

  • Seleção de Materiais: O aço modificado AISI 4145H é comum por sua resistência e durabilidade, enquanto materiais não magnéticos são essenciais para perfuração direcional, e o Inconel é usado em ambientes altamente corrosivos.
  • Propriedades Mecânicas: Alta resistência à tração e ao escoamento, juntamente com alongamento e dureza adequados, são essenciais para o desempenho do colar de perfuração.
  • Precisão Dimensional: Dimensões precisas garantem compatibilidade e desempenho ideal.
  • Recursos personalizados: Opções como ranhuras espirais e recursos de alívio de tensão melhoram a funcionalidade e reduzem riscos operacionais.

Ao aderir a estas especificações detalhadas, operações de perfuração podem alcançar melhor eficiência, desgaste reduzido do equipamento, e melhor desempenho geral.

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