I problemi delle aste di perforazione che nessuno controlla finché qualcosa non si rompe: una guida pratica per le perforazioni orizzontali direzionali.
La perforazione orizzontale direzionale sottopone le aste di perforazione a sollecitazioni estreme, a differenza della perforazione verticale. Le aste trascorrono l'intera vita utile a contatto con la parete del pozzo, trascinandosi attraverso terreno e roccia sotto l'effetto combinato di tensione, torsione e flessione. Escono ricoperte di fango. E ci rientrano. Ancora e ancora, per migliaia di metri. E le parti che si rompono per prime non sono quasi mai quelle che vengono ispezionate regolarmente.
Ecco cosa può effettivamente andare storto con le aste di perforazione HDD, dove cercare e cosa fare prima che si verifichi il guasto che blocca la perforazione.
Le articolazioni si usurano per prime, e nessuno se ne accorge.
Il giunto dell'utensile, ovvero l'estremità spessa e deformata dove si collegano le aste, è la sezione di diametro maggiore della batteria di perforazione. È anche la sezione a contatto costante con la parete del foro. Man mano che la batteria ruota e avanza, il giunto sfrega contro il terreno, la roccia e i detriti di perforazione. Il corpo dell'asta, di diametro inferiore, galleggia all'interno del foro. Il giunto assorbe tutta l'abrasione.
L'usura del giunto si manifesta con una riduzione del diametro esterno e una perdita di spessore della spalla all'estremità scatolare. Questi due parametri determinano la qualità del giunto. Quando il diametro esterno scende al di sotto del minimo previsto per la qualità, o quando la spalla si assottiglia oltre il limite di scarto, il giunto è da considerarsi inutilizzabile, anche se il corpo della barra è ancora in buone condizioni.
Una complicazione comune: diversi tipi di acciaio nello stesso cantiere. Un giunto in acciaio G-105 e un giunto in acciaio S-135 della stessa dimensione nominale possono avere specifiche di diametro esterno minimo diverse. Quando si valuta una colonna di acciaio mista, è necessario attenersi allo standard inferiore. Un giunto che soddisfa i criteri dell'acciaio S-135 potrebbe già essere al di sotto del minimo richiesto per il G-105. La coerenza è fondamentale per la sicurezza. Andare a tentoni no.
Cosa fare al riguardo:Applicare un rivestimento di saldatura resistente all'usura (hardbanding) al diametro esterno del giunto prima che l'asta entri in servizio. L'hardbanding si sacrifica a contatto con la parete del pozzo anziché con l'acciaio del giunto. Quando l'hardbanding si assottiglia, riapplicarlo. Questa semplice pratica può raddoppiare o triplicare la durata del giunto. Inoltre, quando un giunto scende al di sotto del grado 2, valutare la possibilità di tagliarlo e sostituirlo se il corpo del tubo è ancora integro. Un nuovo giunto su un tubo in buone condizioni costa meno di un'asta nuova e si recupera gran parte del materiale.
Striature delle filettature: il problema di coppia che nessuno ammette
Le filettature delle aste di perforazione orizzontale direzionale (HDD) si rompono in due modi. Il più ovvio è il danno meccanico: filettature schiacciate, creste scheggiate, profili deformati a causa del sovraccarico. Questi difetti vengono rilevati durante l'ispezione perché sono visibili.
Il problema più insidioso è la saldatura a freddo tra le superfici della filettatura durante l'assemblaggio. Le filettature si legano a livello microscopico. Quando si tenta di rompere il legame, il metallo si lacera invece di scorrere. Le filettature risultano graffiate, spanate o completamente bloccate.
La causa principale dei problemi nelle perforazioni orizzontali direzionali (HDD) è quasi sempre la stessa: una coppia di serraggio insufficiente sul lato opposto dell'attraversamento. La colonna di aste viene serrata sul lato di ingresso con attrezzature adeguate e alla coppia corretta. Sul lato di uscita, dove è collegato l'alesatore o il gruppo di trazione, la squadra lavora con gli strumenti a disposizione. La coppia applicata è una frazione di quella specificata. Quando inizia la trazione e la colonna di aste si carica, il collegamento, serrato con una coppia insufficiente, si stringe ulteriormente, creando un serraggio secondario con una coppia eccessiva e incontrollata. È in quel momento che si verifica il grippaggio.
La soluzione:Utilizzare attrezzature di accoppiamento dedicate su entrambi i lati dell'incrocio. Nessuna eccezione. Applicare un composto per filettature con un contenuto di zinco del 40-60%: questa specifica formulazione offre le giuste caratteristiche di attrito per prevenire il grippaggio sia durante l'accoppiamento che durante lo smontaggio. I composti a base di zinco resistono inoltre meglio al dilavamento rispetto alle alternative a base di grafite in condizioni di perforazione orizzontale direzionale (HDD) in ambienti umidi. E se una connessione si è grippata, non tentare di recuperarla. Tagliarla e rifare la filettatura. Il costo di una connessione grippata che si blocca durante la fase di estrazione è la perdita del foro.
Le crepe che non si vedono
Le crepe nel corpo dell'asta per perforazione orizzontale direzionale (HDD) si concentrano in un punto prevedibile: la zona di transizione. Si tratta della sezione rastremata in cui il corpo del tubo si ispessisce per raggiungere il giunto dell'utensile. È la regione più sollecitata dell'asta perché è il punto in cui cambia la sezione trasversale, creando una naturale concentrazione di stress.
La causa è la flessione. Una colonna di aste per perforazione orizzontale direzionale (HDD) segue un percorso curvo. Se la curvatura effettiva del foro pilota è più stretta di quella prevista in fase di progettazione (una piega, una correzione brusca, una curva netta), le aste che attraversano quella sezione subiscono momenti flettenti ben oltre i limiti previsti in fase di progettazione. Lo stesso fenomeno si verifica durante l'alesatura se il foro allargato è irregolare e crea un angolo tra l'alesatore, la colonna di aste e l'asse del foro.
Le cricche da fatica a flessione si originano sulla superficie della zona di transizione e si propagano verso l'interno a ogni ciclo. Quando diventano visibili a occhio nudo, sono già sufficientemente profonde da rappresentare un pericolo.
Rilevamento:L'ispezione con dispersione di flusso magnetico (MFL) è lo strumento principale per individuare le cricche nel corpo del pistone. Eseguire l'ispezione MFL su ogni pistone dopo ogni alesatura importante o secondo un calendario prestabilito. L'ispezione MFL presenta dei punti ciechi: la zona di transizione di compressione, la superficie della spalla e il diametro esterno del giunto. Queste aree necessitano di un'ispezione supplementare con particelle magnetiche (MT). Pulire accuratamente i pistoni prima dell'ispezione: fango, incrostazioni e ruggine creano falsi segnali che nascondono difetti reali.
Foche Volti: Meno critiche, ma comunque rilevanti
La perforazione orizzontale direzionale (HDD) opera a una pressione del fango relativamente bassa rispetto alla perforazione profonda per l'estrazione di petrolio e gas, tipicamente tra i 15 e i 30 metri di colonna idrostatica a temperatura ambiente. Le superfici di tenuta dei giunti degli utensili HDD non devono resistere a pressioni di migliaia di PSI.
Ciò significa che lievi danni alla superficie di tenuta, come piccole sporgenze o vaiolature superficiali, possono essere riparati con una lima e la tubazione può essere rimessa in servizio. Le vaiolature o le crepe profonde che attraversano la superficie di tenuta dal diametro interno a quello esterno devono essere scartate e riparate. Lo standard è inferiore a quello richiesto per il settore petrolifero, ma non nullo. Una superficie di tenuta che perde fango durante la perforazione riduce la velocità del fluido anulare in corrispondenza della punta, compromette la pulizia del foro e può portare a un intasamento dell'anello e al blocco della tubazione.
Un problema specifico delle perforazioni orizzontali direzionali (HDD): il fango che rimane all'interno del foro dell'asta dopo l'intervento. A differenza dei pozzi verticali, dove la gravità drena il tubo, le aste orizzontali trattengono il fango residuo. Dopo settimane di stoccaggio, questo fango si asciuga e si indurisce. Riavviare un pozzo con un'asta parzialmente ostruita limita il flusso, provoca picchi di pressione della pompa e può danneggiare una connessione. Dopo l'intervento, pulire accuratamente ogni asta con aria compressa e acqua pulita. Chiudere le estremità con dei tappi.
La regola di allocazione
Non tutte le canne da pesca della flotta sono uguali. Alcune hanno una lunghezza maggiore. Alcune sono state utilizzate in fori più duri. Alcune hanno giunzioni che si avvicinano al limite di resistenza.
Quando si pianifica una perforazione, è consigliabile assegnare le aste migliori alle operazioni più sollecitate: alesatura e trazione. Queste fasi generano i carichi combinati di tensione, coppia e flessione più elevati. Le aste nella parte anteriore della colonna, più vicine all'alesatore, sono quelle più soggette a stress. Utilizzate le aste di qualità superiore in queste posizioni. Per il foro pilota, dove i carichi sono inferiori e le conseguenze di un eventuale guasto sono meno gravi, utilizzate le aste ancora in buone condizioni ma più vecchie.
Non si tratta di favorire alcune canne rispetto ad altre. Si tratta di abbinare le condizioni delle canne all'intensità del carico di pesca, in modo che l'intera flotta invecchi all'incirca allo stesso ritmo. Monitorate ogni canna. Conoscetene la qualità. Assegnatele di conseguenza.
